X射线荧光技术重点.pptVIP

第三节 X射线荧光分析技术(XRF) 第三章核分析技术与方法 利用外界辐射激发待分析样品中的原子， 使原子发出特征X射线（荧光），通过测定这 些特征X射线的能量和强度，可以确定样品中 微量元素的种类和含量，这就是X射线荧光分 析，也叫做源激发X荧光分析。 第三节 X射线荧光分析 1.1 X射线荧光方法的物理基础 1.2 X射线荧光方法和技术 1.3 X射线荧光的室内分析 1.1 X射线荧光方法的物理基础 一、X射线的本质与特点 二、X射线荧光的产生与莫塞莱定律 三、俄歇效应与荧光产额 1.1 X射线荧光方法的物理基础 2、本质和特点 X射线（次级X射线荧光）是在原子核周围，由电子或其它粒子轰击内层轨道电子，并使之脱离原子而形成电子空位，在邻近壳层电子补充空位时，其剩余能量释放后产生的高频电磁波，具有波动性；波长为：0.13～0.48? 二、X射线荧光的产生与莫塞莱定律 其一，高能粒子与原子发生碰撞并从中驱逐一个 内层电子，出现一个电子空位,此时原子处于受激态 。 其二，经过10-12～10-14s，外层电子向内跃迁，填 补内层电子空位，同时放出X射线。 第一个过程是吸收入射粒子能量，因而入射离子 的能量必须略高于内层电子的结合能； 第二个过程是放出能量，其特征X射线能量等于两 个能级的能量差。 K系谱线包括Ka1、Ka2、Kβ1、Kβ2、Kβ3等。并且它们之间的X射线照射量率相差很大。 大致比例为： I(Ka1):I(Ka2):I(Kβ1):I(Kβ2)=100:50:25:5 各谱系之间X射线强度也相差很大，近似为： K:L:M=100:10:1 这表明，每一元素的X射线谱的结构很复杂，其中，Ka线相对强度是最大的． 两个概念： a、能驱逐一个内层电子所需的入射粒子的最低能量称之为吸收限。 b、激发效率（ξ），表征入射粒子的激发特性 定义：一个入射粒子与单位面积上一个靶原子作用时，在某壳层上产生X荧光的几率。 1913年，莫塞莱（H.G.J.Moseley)发现，每个谱 系的X射线能量的平方根与原子序数Z之间存在着以 下简单的线性关系： （1） 式中，a和b均为常数。这就是莫塞莱定律。 (2) 式中，R为里德伯常数；h为普朗克常数；c为光速。 三、俄歇效应与荧光产额 1、俄歇效应 X射线荧光产生过程中，若产生特征X射线的能 量大于原子某外层电子的结合能时，则有可能将能 量传递给原子本身的外层电子，使之成为自由电 子，而不再发射特征X射线。这一物理过程称为俄歇 效应，相应的电子称为俄歇电子，俄歇电子的动能 为特征X射线的能量与该外层电子结合能之差。 发射特征X射线的几率称为荧光产额，用ω表示。 荧光产额可分为K层，L层，M层，…等不同的荧光 产额。K层荧光产额(ωk)定义为单位时间内K层发射 特征X射线光子，除以K层在同一时间形成的电子空 位数。 荧光产额的计算比较复杂，这里介绍一个半经验公式: 式中:Z为原子序数。 A、B、C:为系数; K层荧光产额(ωk)、L层荧光产额(ωL)和M层 荧光产额(ωM)具有相同形式的半经验公式，但其系 数不同。 1.2 X射线荧光方法和技术 一、激发源 二、X射线探测器 三、平衡滤片对 四、Ｘ射线荧光照射量率的基本公式 五、基体效应概述 1.2 X射线荧光方法和技术 进行X射线荧光方法测量时，要有相应的 仪器，它一般由激发源、滤片、探测器和测 量系统（后端电子学仪器）组成。 1、放射性同位素源 突出优点是:体积小，重量轻，成本低。 可以使用放射性同位素直接放出的γ射线、β射线 或X射线来激发被测对象，也可以将初级射线照射靶物 质而产生次级光子的组合源，再激发被测对象。 常见的同位素源的几何形状主要有三种:点源、片状 源和环状源。 使用时要根据被测对象的形状、大小和探测装置的几 何布置等因素综合考虑。 选择同位素激发源时必须考虑以下几点: (1)激发源放出的γ射线或X射线的能量，必须大于待测元素的K层或L层的吸收限。 能激发K层最好，不得已才利用L层的吸收限。 (2)具有足够长的半衰期。 不仅消除了半衰期校正带来的误差，而且使用时间长，节省费用。 (3)适当的几何形状和源的活度。 以尽可能提高待测元素特征X射线的照射量率和信