什么是熒光X射線分析儀？如何選擇及注意事項

更新時間：2024-07-24

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什么是熒光X射線分析儀？

X射線熒光光譜儀是利用X射線熒光（XRF）用短波長X射線照射材料，測量產生的特征X射線來測定材料的化學成分的一種分析設備。

熒光X射線光譜儀可以以數ppm的靈敏度檢測特定元素，并在不損壞測量目標的情況下快速進行主成分的定量分析。分析設備的類型多種多樣，從大型、高靈敏度和精確的設備到可以隨身攜帶并在幾秒鐘內完成分析的便攜式設備，您可以選擇適合您的目的的設備。

由于X射線熒光光譜儀可以輕松檢測金屬元素，因此常用于檢測產品中的異物以及確定重金屬造成的環境污染。此外，由于可以一次分析所有可測量的元素，因此非常適合分析成分未知的物質的組成，并廣泛應用于各種研究和調查。

非熟練技術人員也可以使用，并且分析樣品的制備很容易或不需要。 X 射線熒光分析具有許多應用，因為它可以非破壞性、快速且輕松地進行化學分析。

關注速度的分析示例如下。

利用無損分析優勢的應用如下。

物質受到短波長X射線照射而二次產生的X射線稱為熒光X射線。正如太陽光包含各種波長的光一樣，X射線熒光包含各種波長的X射線，但在波長和強度光譜中存在許多尖銳的峰值。這些是材料中元素發射的特征 X 射線的峰值。

當原子的電子殼層受到高能（短波長）X射線照射時，內層電子被彈出并移動到外殼層，形成不穩定狀態。為了解決這種情況，電子從外部移動到空的內殼，特征X射線是波長與兩個殼層之間的能量差相對應的X射線。

通過每種特征X射線的波長可以識別元素，并可以根據其強度確定元素的含量。

X射線熒光光譜儀可以在短時間內同時測量幾乎所有比鎂重的元素。可以對固體和液體進行無損分析，如果使用手持設備，則可以隨身攜帶它到任何地方，只需將設備壓在待分析物體上幾秒鐘即可完成測量。

X射線熒光光譜儀不擅長檢測輕元素，不適合分析有機物的主要構成元素氫、碳、氮、氧。此外，只能測量元素的存在和數量，但不可能確定元素的組合。

例如，如果檢測到鐵，則無法確定它是金屬鐵還是氧化鐵，因此即使檢測到鉀和氯，也無法斷定存在鉀。

在X射線熒光分析中，物質中所含的每種元素都會產生多種特征X射線，因此需要一種裝置使用適當的方法將它們分離并分別測量它們的強度。根據檢測 X 射線的方法，有兩種類型的設備。它們是波長色散 (WDX) 和能量色散 (EDX)。

這是一種使用分光元件將 X 射線分離成波長并將其引導至探測器的設備。該探測器僅測量目標特征X射線的強度，具有高波長分辨率和優異的測量靈敏度和精度。

然而，測量樣品的表面必須光滑，并且分光元件和探測器必須精確旋轉，使得設備大型且昂貴。

熒光X射線直接進入探測器，接收到的信號在設備內部進行電處理以探測特征X射線。雖然分辨率、靈敏度和準確度不如波長色散型，但分析時間較短，更容易處理，而且成本較低。另外，易于小型化，即使表面凹凸也能進行測量，因此有包括手持式在內的多種產品在銷售。

原則上，X射線熒光分析儀可以測量從鈹（原子序數4）到镅（原子序數95）范圍內的元素的特征X射線。然而，輕元素的特征X射線強度太弱，因此很難分析比原子序數為12的鎂更輕的元素。

只需將熒光X射線設備檢測到的特征X射線與現有數據進行比較，就可以確定樣品中含有哪些元素。這稱為定性分析，但需要額外的努力來進行定量分析以確定每種元素的含量。

標準曲線法
為了進行準確的定量分析，使用通過測定元素含量已知的多種物質（標準樣品）的特征X射線強度而制作的標準曲線。測量待分析樣品的相同特征 X 射線的強度，并通過查看其落在校準曲線上的位置來確定元素含量。

FP（基本參數）方法
如果您沒有標準樣品或不想經歷創建校準曲線的麻煩，請使用 FP 方法。 FP法是僅利用待分析樣品的特征X射線強度從理論上估計樣品成分的方法，它比使用校準曲線更簡單，但精度較低。

如果您需要分析精度和靈敏度，請選擇波長色散設備；如果您需要簡單性和速度，請選擇能量色散設備。另外，由于X射線熒光分析使用X射線，私營企業在引進設備時必須至少提前30天通知勞動基準監督署。根據設備的類型，可能需要 X 射線操作主管，因此我們建議在安裝設備之前與制造商聯系。