X射線熒光儀器的原理及應(yīng)用-華普通用

X射線熒光儀器（X Ray Fluorescence，XRF）又稱為X射線熒光光譜法，是確定物質(zhì)中微量元素的種類和含量的一種方法。它是指根據(jù)原子在原級(jí)X射線或粒子的激發(fā)下發(fā)射出的次級(jí)的特征X射線（X射線熒光）的波長(zhǎng)和長(zhǎng)度，對(duì)元素進(jìn)行定性和定量的分析方法。

X射線熒光儀器是指波長(zhǎng)為0.01~10nm的電磁波，1895年倫琴（W. C. Roentgen）在使用放電管工作時(shí)發(fā)現(xiàn)了X射線，因?yàn)檫@一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，倫琴于1901年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。1913年莫斯萊（H. G. Moseley）建立了X射線波長(zhǎng)與原子序數(shù)的關(guān)系，奠定了X射線熒光光譜分析的基礎(chǔ)，第一臺(tái)波長(zhǎng)色散X射線熒光分析儀是在1948年由H.費(fèi)里德曼（H. Friedmann）和L.S.伯克斯（L. S. Birks）制造出來的，20世紀(jì)50年代后X射線熒光分析法開始迅速發(fā)展，隨后其在分析領(lǐng)域的地位到了60年代得以確立。

X射線熒光儀器根據(jù)能量分辨的原理不同，可分為波長(zhǎng)色散型、能量色散X射線型和非色散型。一臺(tái)典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管作為激發(fā)源，產(chǎn)生入射X射線（一次X射線）用于激發(fā)被測(cè)樣品，受激發(fā)的樣品中的每一種元素都會(huì)放射出二次X射線。由于不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長(zhǎng)特性，探測(cè)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)二次X射線的特征測(cè)量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。最后探測(cè)系統(tǒng)所收集到的信息經(jīng)儀器軟件轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已有單一的波長(zhǎng)色散XRF譜儀發(fā)展成為波長(zhǎng)色散、能量色散、全反射、同步輻射、質(zhì)子XRF譜儀和熒光分析儀等一個(gè)大家族。

利用XRF，元素周期表中絕大部分元素均可測(cè)量。作為一種分析手段，XRF具有其優(yōu)越的地方：分析速度快、非破壞分析、分析精密度高、制樣簡(jiǎn)單等。波長(zhǎng)色散和能量色散XRF光譜儀對(duì)元素的檢測(cè)范圍為10-5%~100%，對(duì)水樣的分析可達(dá)10-9數(shù)量級(jí)；全反射XRF的檢測(cè)限已達(dá)到10-9~10-12g。同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)：不能絕對(duì)分析，定量分析需要標(biāo)樣、對(duì)輕元素的靈敏度低、易受相互元素干擾等。

我國(guó)XRF分析技術(shù)的建立始于20世紀(jì)50年代末60年代初。最近三十多年來，為滿足生產(chǎn)喝科研工作的需要，引進(jìn)了眾多的一流XRF譜儀，制定了大量有效的試樣分析方法，有力地推動(dòng)了我國(guó)X射線熒光光譜分析的發(fā)展。X射線經(jīng)歷了幾十年的不斷探索、不斷進(jìn)步，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、有色、建材、商檢、環(huán)保、衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。例如，在某些國(guó)家和地區(qū)可能會(huì)存在許多有危險(xiǎn)性的有毒金屬，如何快速判斷是否存在這些污染物并辨別其含量就可以利用到手持式X射線熒光分析儀。在農(nóng)業(yè)方面，利用DELTA手持式XRF分析儀不僅可以快速探測(cè)出這些有毒金屬，還可以確定諸如鈣、鎂、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和肥料的存在，為農(nóng)業(yè)的耕作提供了便利。