教你識(shí)別了解X射線熒光(XRF)相關(guān)的略縮術(shù)語。
 

　　XRF
 

　　X射線X射線(Xray)是電磁波譜中的某特定波長范圍內(nèi)的電磁波，由德國物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。其特性通常用能量(keV)或波長(nm)描述。λ(nm)=1.24E(keV)X射線是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的沖擊下產(chǎn)生躍遷而發(fā)射的光輻射，其波長很短約介于0.001~25nm之間。由于X射線屬于電磁波，所以能產(chǎn)生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現(xiàn)象。X射線光譜法常用波長在0.01—22.8nm(LiKα)。韌致輻射軔致輻射(BrehmstrahlungRadiation)或稱連續(xù)輻射(ContinuumRadiation)，是由于電子撞擊在X射線管的陽極上被減速而在光譜中出現(xiàn)的噪聲。由于來自樣品到探測器的X射線的后向散射而產(chǎn)生的非常寬的峰，可能出現(xiàn)在所有XRF光譜中。峰值處的能量為X射線管所加電壓的2/3。在較低密度樣品散射的XRF譜中更突出，因?yàn)楦嗟腦射線源光子回到探測器。X射線熒光XRFX射線熒光(Xrayfluorescence)是X射線照射在物質(zhì)上而產(chǎn)生的次級(jí)X射線。所以X射線熒光仍是X射線。特征X射線高能量粒子與原子碰撞，將內(nèi)層電子逐出，產(chǎn)生空穴,此空穴由外層電子填補(bǔ)，同時(shí)釋放出能量，輻射x射線，其波長只與原子處于不同能級(jí)時(shí)發(fā)生電子躍遷的能級(jí)差有關(guān)，而原子的能級(jí)是由原子結(jié)構(gòu)決定的，因此，我們稱之為特征X射線(characteristicXray)。特征X射線光譜依據(jù)躍遷到不同的內(nèi)層軌道K層、L層、M層分別稱為K系、L系、M系特征X射線。特征X射線光譜中，特征線光子的能量等于躍遷的始態(tài)與終態(tài)能級(jí)間的能量差。
 

　　XRF=X射線熒光。一種快速的無損檢測方法。用來測量材料的化學(xué)元素組成。類似的略縮術(shù)語有:
 

　　EDXRF=能量色散型X射線熒光光譜法。快速、經(jīng)濟(jì)的X射線熒光技術(shù)，普遍被運(yùn)用在手持式的X射線熒光分析儀中。
 

　　WDXRF=波長色散型X射線熒光光譜法。實(shí)驗(yàn)室用的X射線熒光技術(shù)，相比較于利用能量色散型X射線熒光光譜法的分析儀，其價(jià)格更加昂貴。
 

　　HHXRF=手持式X射線熒光分析儀
 

　　pXRF=便攜式X射線熒光分析儀
 

　　探測器
 

　　手持式X射線熒光分析儀一般使用兩種類型的探測器：
 

　　PIN=硅PIN二極管探測器。相較SDD探測器，是一種較為早期、便宜、探測效率慢的一種探測器。
 

　　SDD=硅漂移探測器。一種新型探測器，相較PIN探測器，計(jì)數(shù)率為其的10倍。
 

　　算法
 

　　FP=基本參數(shù)法。一種常用于X射線熒光技術(shù)的計(jì)算/校準(zhǔn)的算法。它根據(jù)原子的基本物理特性，將不同的元素之間的干擾效應(yīng)也納入了算法中。當(dāng)分析一個(gè)具有高密度的樣本時(shí)(比如大多數(shù)的金屬材料)，這會(huì)是一個(gè)非常有效的方法。
 

　　CN=康普頓算法。一種相對(duì)簡單的計(jì)算/校準(zhǔn)的算法，適用于低密度樣本的分析。
 

　　元素
 

　　LE=輕元素。輕元素被激發(fā)時(shí)發(fā)射的X射線能量很低，所以難以被我們的探測器接收到。
 

　　在判定LE的含義時(shí)需要結(jié)合上下文的內(nèi)容。因?yàn)槲覀円步?jīng)常將手持式XRF分析儀能夠測量到的一些輕元素也稱作為LE，包括：
 

　　鎂(Mg)
 

　　鋁(Al)
 

　　硅(Si)
 

　　磷(P)
 

　　硫(S)
 

　　氯(Cl)
 

　　鉀(K)
 

　　鈣(Ca)
 

　　上述輕元素只有利用SDD探測器才能檢測。
 

　　在很多情況下，LE也代表在化學(xué)元素周期表中原子序數(shù)低的元素，這些元素我們無法利用手持式XRF分析儀進(jìn)行檢測，比如鈉(Na)，碳(C)，氫(H)，以及氧(O)。
 

　　氫(H)到鈉(Na):這些LE(藍(lán)色區(qū)域內(nèi)的)我們無法使用手持式XRF分析儀探測到。鎂(Mg)到鈧(Sc):這些元素(黃色區(qū)域內(nèi))無法用PIN探測器檢測—需要使用搭載了SDD探測器的手持式XRF分析儀。
 

　　X射線的吸收限物質(zhì)對(duì)電磁輻射的吸收隨輻射頻率的增大而增加至某一限度即驟然減小，這限度就是吸收限(Absorptionedge)。吸收限為X射線性狀的特殊標(biāo)識(shí)量，并且與原子中電子占有的確定能級(jí)有關(guān)。能從給定元素原子的特定能級(jí)逐出一個(gè)軌道電子所需的低能量或最長波長稱為該元素特定能級(jí)的吸收限。樣品中元素的特征輻射的激發(fā)X射線管的陽極材料的韌制輻射和特征輻射被用來激發(fā)樣品材料中元素的特征輻射。非常重要的是我們知道，樣品中的化學(xué)元素只能當(dāng)入射X射線光子的能量高于元素內(nèi)層電子的結(jié)合能(吸收限)時(shí)才發(fā)射X射線。如果樣品用例如20kV的管高電壓照射，則從管發(fā)射的光子的最大能量為20keV，因此不可能激發(fā)具有原子序數(shù)z>43的元素的K輻射，因?yàn)樗鼈兊腒結(jié)合能大于20keV。
 

　　分析檢測
 

　　LOD=檢出限。LOD表示低可以探測到的某種元素的含量。在含量非常低的時(shí)候，設(shè)備會(huì)無法判定該元素的存在、或者給出其含量的數(shù)值。
 

　　LOQ=定量限。LOQ大約是LOD的3倍，元素含量在這個(gè)限值以上時(shí)，給出的檢測結(jié)果的置信度很高。
 

　　可靠性鑒定
 

　　PMI=材料可靠性鑒定。用戶在需要判定一些設(shè)備中的重要組成部件是否由某種特定的合金組成的時(shí)候需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行PMI判定，比如：水管、閥門、焊接處、以及壓力容器。對(duì)一些特定的化學(xué)元素的含量進(jìn)行檢測和匹配，快速的驗(yàn)證金屬牌號(hào)。
 

　　手持式分析儀的型號(hào)
 

　　X射線熒光光譜法X射線熒光光譜法(X-rayfluorescencespectrum)或稱X射線熒光分析法(X-rayfluorescenceanalysis)是利用原級(jí)X射線光子或其他微觀粒子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生特征X射線熒光而進(jìn)行物質(zhì)成分分析、化學(xué)態(tài)研究和表面涂層厚度測量的方法。在成分分析方面，X射線熒光光譜法是現(xiàn)代常規(guī)分析中的一種最為有效的方法。根據(jù)莫斯萊定律，只要測出特征X射線熒光的波長或者能量，就可以知道元素的種類，這就是X射線熒光定性分析的依據(jù)。而特征X射線熒光的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，這就是X射線熒光定量分析的依據(jù)。X射線熒光光譜法常用能量范圍為：E=0.1–60.0keV，相應(yīng)地波長范圍為：λ=11.30—0.02nm。X射線熒光光譜儀X射線熒光光譜儀(X-rayfluorescencespectrometer)或稱X射線熒光分析儀(X-rayfluorescenceanalyzer)是利用X射線熒光光譜法或稱分析法設(shè)計(jì)制造的儀器。X射線熒光光譜儀能分析范圍包括原子序數(shù)Z≥3(鋰)的所有元素，常規(guī)分析一般用于Z≥9(氟)的元素。分析靈敏度隨儀器條件、分析對(duì)象和待測元素而異，新型儀器的檢出限一般可達(dá)10-5～10-6克/克；在比較有利的條件下，對(duì)許多元素也可以測到10-7～10-9克/克。至于常量元素的測定，X射線熒光光譜儀的迅速和準(zhǔn)確，是許多其他儀器難與相比的。X射線熒光光譜儀具有結(jié)構(gòu)簡單、不破壞樣品、基體的吸收和增強(qiáng)效應(yīng)較易克服、精密度高、測定迅速、不用或僅需簡單制樣等優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、采礦、有色、海洋、生化、環(huán)境、石化、商檢、電子、公安、考古、難融化物和建材工業(yè)等領(lǐng)域。分析技術(shù)已從主、次量、微量元素分析，擴(kuò)展到痕量元素分析、元素成分微區(qū)分布分析等。隨著新分析儀器的普及，X射線熒光光譜儀已經(jīng)成為各實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)儀器。一臺(tái)典型的X射線熒光光譜儀由激發(fā)、色散(波長和能量色散)、探測、記錄及數(shù)據(jù)處理等部分組成。典型的激發(fā)源是X射線管。X射線管產(chǎn)生入射X射線(一次X射線)，激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線，并且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特性，即特征X射線熒光。分光系統(tǒng)按波長區(qū)分和探測系統(tǒng)測量這些放射出來的特征X射線熒光，或探測系統(tǒng)測量和與電子線路一起區(qū)分這些放射出來的特征X射線熒光。然后，儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息記錄并處理，轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。X射線熒光分析和其它光譜分析一樣，也是一種相對(duì)分析。這就是說，要有一套參考標(biāo)樣，這些參考標(biāo)樣能夠在可能感興趣的范圍內(nèi)覆蓋所測元素。首先對(duì)這些標(biāo)樣進(jìn)行測量，記錄欲分析元素的強(qiáng)度，建立濃度(含量)、強(qiáng)度(cps)校準(zhǔn)曲線，存入處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，供以后分析同一類型未知樣品時(shí)使用。簡單的校準(zhǔn)線是直線，強(qiáng)度與濃度的依賴關(guān)系反映儀器的靈敏度。另外由于校準(zhǔn)線要在很長一段時(shí)間內(nèi)使用，所以應(yīng)對(duì)儀器的漂移作出調(diào)整，盡管這種漂移不大，但它確實(shí)存在。這可以通過對(duì)每個(gè)分析元素選用高、低兩個(gè)參考點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。制備若干被稱作SUS(調(diào)整樣)的特殊樣品，它們含有適量的分析元素，有很好的長期穩(wěn)定性。利用它們可以求出高、低強(qiáng)度值。X射線熒光光譜儀的分類不同元素發(fā)出的特征X射線能量和波長各不相同，因此通過對(duì)X射線的能量或者波長的測量即可知道它是何種元素發(fā)出的，進(jìn)行元素的定性分析。同時(shí)樣品受激發(fā)后發(fā)射某一元素的特征X射線強(qiáng)度跟這元素在樣品中的含量有關(guān)，因此測出它的強(qiáng)度就能進(jìn)行元素的定量分析。有關(guān)XRF的常見術(shù)語和問答(1)6根據(jù)色散方式不同，X射線熒光光譜儀分為兩種基本類型：波長色散X射線熒光光譜儀(wavelengthdispersiveX-rayfluorescencespectrometer)(WDXRF)和能量色散X射線熒光光譜儀(energydispersiveX-rayfluorescencespectrometer)(EDXRF)。還有就是非色散的X射線熒光光譜儀。非色散譜儀不是采用將不同能量的譜線分辨開來，而是通過選擇激發(fā)、選擇濾波和選擇探測等方法使測量分析線而排除其他能量譜線的干擾，所以一般只適用于測量一些簡單和組成基本固定的樣品。根據(jù)激發(fā)的不同又可分為多類，分別是同步輻射、質(zhì)子、同位素、X射線管等激發(fā)的X射線熒光光譜儀。同步輻射和質(zhì)子激發(fā)一般用于大型實(shí)驗(yàn)室，而同位素則由于環(huán)保等原因而很少使用，所以我們平時(shí)常規(guī)分析所用的X射線熒光光譜儀都是X射線管所激發(fā)的。因此，對(duì)X射線熒光光譜儀，我們主要考慮的是X射線管所激發(fā)的WDXRF和EDXRF這兩種基本類型。