第六章X射線熒光光譜分析學習重點

1、X X射線熒光光譜分析學習要點、簡答射線熒光光譜分析學習要點、簡答X-射線熒光光譜分析的原理。 當樣品中元素的原子受到高能X射線照射時,即發(fā)射出具有一定特征的X射線譜, 特征譜線的波長只與元素的原子序數(Z)有關；譜線的強度和元素含量的多少有關, 所以測定譜線的波長, 就可知道試樣中包含什么元素, 測定譜線的強度, 就可知道該元素的含量。 這其中主要涉及到X射線與物質的相互作用，既X射線、吸收和散射三種現象。 XRF分析物質成分的特點有那些？ 1.分析速度快，自動化程度高。 2.XRF分析是一種物理分析方法； 特別適合過程分析、野外現場、對比和非破壞性分析。 3.分析濃度范圍廣、測量的線性好、

2、精度高；與測定元素的價態(tài)無關。 4.XRF分析比其他發(fā)射光譜簡單，易于解析；尤其是對未知樣品的定性分析。 5.制樣簡單；試樣形式多樣化。 6.具有在原樣上微區(qū)條件下進行定性、定量分析。 7.對于原子序數較低的元素，因其熒光產額低及較強的散射影響，所以檢出限不是很理想；對于超輕元素(H、Li 、Be)目前還不能直接進行分析。 X射線連續(xù)光譜是如何產生的?連續(xù)光譜為什么有短波限?短波限如何計算?它與X光管的電壓、電流以及靶材有無關系? 連續(xù)光譜是由高能的帶電粒子撞擊金屬靶面時，受到靶原子核的庫侖力作用，突然改變速度而產生的電磁輻射。由于在撞擊時，有的帶電粒子在一次碰撞中損失全部能量，有的帶電粒子同

3、靶發(fā)生多次碰撞逐步損失其能量，直到完全喪失為止，從而產生波長具有連續(xù)分布的電磁波。因此，它也稱韌致輻射、白色X射線或多色X射線。 如果帶電粒子與靶一次碰撞后全部損失能量，產生的X射線光子的能量最大，波長最短，這就是連續(xù)光譜中的短波限短波限（0 0）。）。所以連續(xù)光譜有短波限。如帶電粒子的能量為eV，短波限的波長為： 0 0=1.24=1.24V (nm)V (nm)，(V(V的單位是千伏特的單位是千伏特) )。 短波限與X光管的電壓有關，與X光管的電流和靶材無關。 當增加電流i時，短波限0和最大強度處的波長max不變，但最大強度增大。當加速電壓V增加時，最大強度處的波長向短波方向移動，最大強度

4、也增大。 在加速電壓和電流不變的情況下，用大Z的靶材時，短波限和最大強度處的波長不變，最大強度增大。 X射線熒光光譜是連續(xù)譜還是特征譜?如何產生?為什么能用它來進行元素的定性和定量分析？ X射線熒光光譜是特征譜。它是當原子內電子層出現電子空位，外層電子躍遷填充時所發(fā)射出來的X射線，故又稱二次X射線 由于各元素原子的能級差是不一樣的，而同種元素原子的能級差是一樣的，對于同一元素的原子發(fā)射出來的X射線的波長或能量是固定的；因此當樣品中元素的原子受到高能X射線照射時,即發(fā)射出具有一定特征的X射線譜, 特征譜線的波長只與元素的原子序數(Z)有關；譜線的強度和元素含量的多少有關, 所以測定特征譜線的波長

5、, 就可知道試樣中包含什么元素, 測定特征譜線的強度, 就可知道該元素的含量。 莫塞萊定律及其意義： 特征X射線的波長(或能量)與原子序數（Z）有關，并且隨著元素的原子序數的增加，特征X射線有規(guī)律地向波長變短方向移動，即元素的X射線特征波長倒數的平方根與原子序數成正比，用公式表示為 -1/2=a(Z-b) (a，b為常數，不同的譜系用不同的值)。 莫塞萊定律的意義在于揭示了特征X射線波長與元素的原子序數的確定關系，它奠定了X射線光譜定性分析的基礎。布拉格衍射公式及應用： 2dsin=n 布拉格衍射公式的應用在X射線衍射分析中，已知：，測量：，求：2d，用于物質的結構分析；在X射線熒光分析中，已

6、知：2d，測量：，求：，用于物質的成分分析。熒光產額：原于內電子層q出現一個電子空位后，產生相應的q系X射線熒光的幾率，叫做熒光產額。Wq=Nq/N，(N為q層電子空位數，Nq為產生q系譜線的光子數。就是單位時間內發(fā)出的所有K系譜線的光子數NK與同時間內產生的K層電子空位數N之比。)。吸收限：在曲線上顯示出一些突然不連續(xù)處，這些突然的不連續(xù)處稱為吸收限。吸收突變：在曲線上不連續(xù)處，較大的吸收系數與較小的吸收系數之比，稱為吸收突變r。 LIIILIILILIIILIILIkkr質量吸收系數：式 中的比例系數稱為密度為材料對波長為X射線的質量吸收系數。式中I0、I為材料吸收前、后的波長為的X射線強

7、度，t為材料的厚度。質量吸收系數是化學元素的一種原子屬性，是原子對X射線的不透過程度或“阻擋本領”的量度。它是X射線波長與原子序數的函數，當入射X射線的波長增大時也增大，當原子序數Z增大時也增大。吸收突變系數：在某一特定波長處的某一具體能級相關的吸收份數與總吸收之比稱為吸收突變系數J。 K系： kkkkr1rJ通式:q系 qqqqr1rJt0eII基體和基體效應： 樣品中除了被測元素外的其他成分，稱為基體。基體對分析元素的影響稱為基體效應。 有兩類基體效應：一類為樣品的化學組成引起的效應，即吸收增強效應；當原級X射線照射樣品，在元素A原子發(fā)射出特征X射線的同時，A元素特征X射線中的一部分也可能

8、被基體(如B、C、D等)和A元素自身吸收，這樣A元素發(fā)射出來的特征X射線強度要比原來的強度小，這種現象就叫做吸收效應然而，分析中的A元素不僅受到原級X射線激發(fā)，而且還可能受到基體中其它元素如B、C的特征X射線激發(fā)，這樣元素A的特征X射線強度將不規(guī)則地增加，這叫增強效應。一類為樣品的物理特性引起的效應，如表面光滑度、顆粒度、材料的不均勻性等。怎樣校正基體效應的影響： 實驗校正法標準曲線法， 數學校正法FP法 及制樣。 （略） X射線熒光光譜儀上的X光管、分光晶體分別具有哪些特征。 X光管：1)輸出功率高；2)輸出強度恒定；3)操作溫度低；4)靶材純度高；5)壽命長。 分光晶體：1)2d，衍射強度

9、大；2)分辨率高；3)信噪比大：4)穩(wěn)定性好。背景的定義和它的主要組成部分。 當分析線不存在時，在分析線2角位置上測到的X射線強度定義為此分析線處的背景。 背景的成分很復雜，主要來源于；1)由樣品散射的X光管發(fā)出的連續(xù)譜和特征譜；2)由晶體散射的樣品的輻射線；3)晶體受X射線照射后發(fā)出的二次X射線。 當峰背比小于10時，背景影響較大，需要準確扣除。 背景的正確扣除可以有效地降低檢測下限。 已知Cu的K系吸收限為1.38，求它的臨界激發(fā)電壓?解： 求LiF(200)晶體(2d=4.0276)對CuK(1.542)的角色散?如B=O.078=0.0014rad時，能否分開CuK雙線(CuK1=1.

10、5414，CuK2=1.5406)?解：角色散：8.986kVV108.986101.381.24101.24V344KK 0.27(1.542)4(4.0276)14d1dd22222dsin 2dsin 22)2d(1sin1cos0.0052)4.02761.542(10.00144.0276)2d(12dB2dBcos221.5414-1.5406=0.0008 CuKuCuKukk 所以分不開。 X光管的管電壓為40kV，能否激發(fā)出樣品中的WK、BaK、SnK線? 己知W、Ba、Sn的K系吸收限分別為：0.141、0.331、0.425。 解：方法1： 0.311010401.2410V1.244340 0.141 0； 0.425 0 能激發(fā)樣品中的BaK、SnK線；不能激發(fā)樣品中的WK線。方法2： 故不能激發(fā)樣品中的WK線。 40kV87.94kV100.1411.24101.24V44aWkW40kV29.18kV100.4251.24101.24V40kV37.46kV100.3311.24101.24V44aSnkSn44aBakBa 故能激發(fā)樣品中的BaK、SnK線。 ： 雖然X射線熒光光