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几种科学仪器在沉积物分析中的应用高少鹏中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室2013年11月5日

引言湖泊是大陆上相对低洼和流水汇集的地区，也是沉积物堆积的重要场所。

主要内容XRF芯体扫描仪1高纯锗?谱仪2总有机碳分析仪3气相色谱质谱联用仪4

ITRAX系列XRF芯体扫描仪Instrumentkeyfeatures:XRFsensitivity:PPMlevels(transitionmetals)Radiographicalimageresolution:200μmCompletedigitalrecordingAnysamplesize(shorterthan1.8m)Completelynon-destructiveUnattendedoperationRemoteaccess优点：1、原位2、无损3、快速4、高分辨缺点：1、精度差2、相对含量

光（电磁波）

X射线产生机理原子核e-e-△E=E–E0E0EX光管产生的XrayE1E2Xray△E=E1–E0=KαXray△E=E2–E0=KβKLMN一次X射線由元素A和元素B所构成的样品元素A和B的螢光X射線

XRF光谱仪按照X射线既是电磁波又是微观粒子的说法，XRF光谱仪通常可分成两大类：能量色散光谱仪(EDXRF)：以能量作为分光依据由探测器及多道分析器实现分光；波长色散光谱仪(WDXRF)：以波长作为分光依据由单晶按布拉格衍射定律实现分光。

1.能量色散X射线光谱仪(EDXRF)X光管初级辐射直接激发样品，由样品发射的荧光直接进入探测器进行光电转换和能量分辨，实现分光，信号输入多道分析器处理进行定性和定量分析。这种仪器的优点是定性分析速度快，缺点是对轻元素和重元素的分析效果差。

2.波长色散X射线光谱仪(WDXRF)波长色散荧光光谱仪由激发源、样品室、前级准直器、分光晶体、后准直器、探测器、放大器、多道脉冲分析器、定标器及计算机组成。

ITRAXXRF芯体扫描仪结构示意图Highpower“soft”X-raytubeFlatbeamoptics(active)SiDDandDSPRadiographicallinecameraOpticallinecamerasystemSurfacescanningsystem

XRF光管示意图tubewindow（铍窗）Anode（Mo，Cr等）filamentElectronbeamHighvoltagepowersupplyradiationshieldingPrimaryradiationFluorescentradiationPhotoelectronX-RaySpectroscopy

X光管与测量元素范围

平直束X射线FlatbeamradiographyConventionalradiographyCollimatingsystemHighpowerX-raytubeDivergentbeamandLongdistanceLongexposuretimeDigitalrecordingLargescatteringvolumeMinimizedscatteringvolumeMovingsample

湖芯样品采集、运输及描述一、采集与运输（1）花泥堵头（2）重复段（3）样品保持直立二、剖面及描述（1）用电锯切割，留薄壁用刀划开。（2）用粗细适当的鱼线拉开，掰开。（3）现场描述。（4）上机扫描。

湖芯扫描结果

01沉积物长度要求02样品剖面空气中易氧化03测量前剖面需覆膜04样品表面的平整度对分析结果的影响05分辨率、精度与扫描时间06温度控制07规范操作与安全问题讨论

XRF芯体扫描仪总有机碳分析仪气相色谱质谱联用仪高纯锗?谱仪主要内容

高纯锗γ谱仪简介”工作原理：样品中的核素放射出的γ射线被探头所检测，变成信号进入数字化谱仪中，把脉冲信号变为谱图来进行计算得知这种核素的活度。组成结构：高纯锗?谱仪主要由铅室、探头、冷阱、谱仪、计算机软件系统等几部分组成。能量刻度：能量刻度是建立γ射线能量和脉冲幅度（道数）的对应关系，道数与能量之间的关系是线性的，可以两点校正。效率刻度：效率刻度就是建立测量样品核素的能量效率对应关系或效率曲线，需要多点校正。日常维护ORTEC高纯锗?谱仪

半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，放射强度将按指数曲线下降。放射性平衡：在递次衰变中，如果母体的半衰期比任何一代子体都长，从纯母体出发，经过足够长(5～10倍于最长子体半衰期)时间以后，母体的原子数与