一文读懂X射线荧光光谱仪(XRF)

作者&投稿:龙灵 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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探索X射线荧光光谱仪的奥秘:从原理到应用


当X射线照射在样品上,激发的不仅仅是光芒,更是元素的秘密。X射线荧光光谱仪(XRF)就像是一个精密的光谱侦探,通过揭示不同波长的荧光X射线,实现定性和定量分析。这个神奇的仪器是如何工作的呢?


激发光源的秘密


所有的XRF分析都离不开X射线管,它的灯丝和靶极如同舞台上的聚光灯,高压电场的加速让电子与靶极碰撞,产生一次X射线。只有当这次X射线的波长恰好在受激元素的吸收限之下,才能有效激发荧光。工作电压的调整,决定了激发X射线荧光的强度和效率,但并非越高越好,因为最佳波长对应于元素吸收限的精确位置。


两种色散路径的解析


XRF仪器有波长色散型和能量色散型两种,前者依赖于晶体的布拉格衍射原理,通过晶体将不同波长的X射线分开;后者则利用半导体探测器,根据荧光X射线能量的不同进行区分,形成能量谱图,直观呈现元素的光谱特性。


挑战与优势的并存


尽管能量色散型XRF在大气中工作,灵敏度高,但其对薄膜厚度的穿透性可能导致衬底干扰,特别是在纳米级薄膜分析中。因此,精确控制X射线入射角度至关重要,以减少背景影响。


广泛应用的领域


从冶金到地质、生物科学,X射线荧光光谱仪已经成为众多领域的重要分析工具。它不仅用于物质的化学元素识别,无损检测,甚至在医学和微电路制造中也有着不可或缺的角色。无论是实验室研究还是现场快速分析,XRF都是首选的检测手段。


定性与定量的双刃剑


定性分析,利用元素特定的荧光波长识别元素组成;定量分析则依赖于荧光强度与元素含量的正比关系,标准曲线、增量法或内标法是常用的定量方法。然而,基体效应和共存元素的影响可能影响精确度,需要精心设计实验和校准。




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