X射線熒光光譜分析技術(shù)PPT教案

1、會計(jì)學(xué)1X射線熒光光譜分析技術(shù)射線熒光光譜分析技術(shù) 當(dāng)一束高能粒子與原子相互作用時(shí)，如果其能量大于或等于原子某一軌道電子的結(jié)合能，將該軌道電子逐出，對應(yīng)的形成一個(gè)空穴，使原子處于激發(fā)狀態(tài)。K層電子被擊出稱為K激發(fā)態(tài)，同樣L層電子被擊出稱為L激發(fā)態(tài)。此后在很短時(shí)間內(nèi)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，外層電子向空穴躍遷使原子恢復(fù)到平衡態(tài)，以降低原子能級。當(dāng)空穴產(chǎn)生在K層，不同外層的電子（L、M、N層）向空穴躍遷時(shí)放出的能量各不相同，產(chǎn)生的一系列輻射統(tǒng)稱為K系輻射。同樣，當(dāng)空穴產(chǎn)生在L層，所產(chǎn)生一系列輻射則統(tǒng)稱為L系輻射。當(dāng)較外層的電子躍遷（符合量子力學(xué)理論）至內(nèi)層空穴所釋放的能量以輻射的形式放出，便產(chǎn)生了X 熒

2、光。X熒光的能量與入射的能量無關(guān)，它只等于原子兩能級之間的能量差。由于能量差完全由該元素原子的殼層電子能級決定，故稱之為該元素的特征X射線，也稱熒光X射線或X熒光。第1頁/共41頁莫塞萊定律莫塞萊定律布拉格定律布拉格定律 朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律 第2頁/共41頁定律定律1 莫塞萊定律莫塞萊定律第3頁/共41頁第4頁/共41頁第5頁/共41頁波長色散型能量色散型 第6頁/共41頁第7頁/共41頁X射線射線光管光管樣品樣品探測器探測器 Nl l X X射線光管發(fā)射的射線光管發(fā)射的原級原級X X射線入射至射線入射至樣品，激發(fā)樣品中樣品，激發(fā)樣品中各元素的特征譜線各元素的特征譜線 分光晶體將不

3、同波分光晶體將不同波長長l l的的X X射線分開射線分開 計(jì)數(shù)器記錄經(jīng)分光計(jì)數(shù)器記錄經(jīng)分光的特定波長的的特定波長的X X射射線光子線光子 N N 根據(jù)特定波長根據(jù)特定波長X X射射線光子線光子 N N的強(qiáng)度，的強(qiáng)度，計(jì)算出與該波長對計(jì)算出與該波長對應(yīng)的元素的濃度應(yīng)的元素的濃度第8頁/共41頁第9頁/共41頁第10頁/共41頁定量分析方法基體效應(yīng)n 顆粒效應(yīng)n 礦物效應(yīng)n 元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)克服或校正基體效應(yīng)的方法基體效應(yīng)校正的數(shù)學(xué)方法n 經(jīng)驗(yàn)影響系數(shù)法n 理論影響系數(shù)法n 基本參數(shù)法第11頁/共41頁第12頁/共41頁第13頁/共41頁第14頁/共41頁第15頁/共41頁基體效應(yīng)校正基體效應(yīng)

4、校正第16頁/共41頁CSII0Cchem : chemical concentrationCcalc. : calculated concentrationIBG : Background Int.BEC : Background equivalent Conc.)C1 (ijjiiiiImuCDeviations from the calculated points are due to:- wrong chemical values ( mistyped)- Preparation effects or errors- MatrixeffectsCcalcCchem BEC concen

5、tration C %第17頁/共41頁定量分析方法：定量分析方法：經(jīng)基體效應(yīng)校正后的校準(zhǔn)曲線經(jīng)基體效應(yīng)校正后的校準(zhǔn)曲線I kcpsC %Measured intensitiesCorrected intensities第18頁/共41頁方法選擇方法選擇問題的提出問題的提出預(yù)處理預(yù)處理測量測量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理結(jié)果評估結(jié)果評估問題解決否（問題解決否（Y/N)Y/N)第19頁/共41頁定量分析方法結(jié)果的評估：定量分析方法結(jié)果的評估：校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差校準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)偏差pnCCStdalleStdberchem2pnCCCStdalleStdchemberchem2pnCCCStdalleStdch

6、emberchem2n: Number of standard samplesp: Number of parameters calculated in the regression第20頁/共41頁第21頁/共41頁第22頁/共41頁顆粒效應(yīng)顆粒效應(yīng): 不均勻的顆粒樣品不均勻的顆粒樣品CaCO3SiO2壓片樣品壓片樣品松散樣品松散樣品第23頁/共41頁顆粒效應(yīng)顆粒效應(yīng): 不均勻的顆粒樣品不均勻的顆粒樣品分析層 !第24頁/共41頁第25頁/共41頁X-rays from the tubeCr - radiationSample第26頁/共41頁第27頁/共41頁第28頁/共41頁第29頁/共

7、41頁可變的理論影響系數(shù) a aij計(jì)算濃度計(jì)算濃度（未校正）未校正） 初始濃度初始濃度計(jì)算計(jì)算a計(jì)算濃度計(jì)算濃度比較濃度比較濃度濃度的變化濃度的變化 退出退出otherwise loop結(jié)果結(jié)果基體效應(yīng)校正的數(shù)學(xué)方法基體效應(yīng)校正的數(shù)學(xué)方法理論影響系數(shù)法理論影響系數(shù)法第30頁/共41頁基體效應(yīng)校正的數(shù)學(xué)方法基體效應(yīng)校正的數(shù)學(xué)方法理論影響系數(shù)法理論影響系數(shù)法 or 經(jīng)驗(yàn)影響系數(shù)法？經(jīng)驗(yàn)影響系數(shù)法？理論影響系數(shù)法理論影響系數(shù)法(可變可變 / 固定）固定）:- 可以獲得好的結(jié)果- 不一定總是準(zhǔn)確，但不會有大的出入(有些基本參數(shù)不是非常準(zhǔn)確)- 不需要太多標(biāo)準(zhǔn)樣品- 適合較寬濃度范圍 經(jīng)驗(yàn)影響系數(shù)法經(jīng)

8、驗(yàn)影響系數(shù)法- 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣品選擇合適時(shí)，可以獲得好的分析結(jié)果- 需要較多的標(biāo)準(zhǔn)樣品， -有可能會過校正 pnCCStdallStdscalcchem2第31頁/共41頁n X X射線熒光無標(biāo)樣分析技術(shù)是九十年代推出的新技術(shù)射線熒光無標(biāo)樣分析技術(shù)是九十年代推出的新技術(shù)，其目的是不用校準(zhǔn)樣也可以分析各種樣品。，其目的是不用校準(zhǔn)樣也可以分析各種樣品。n 基本思路基本思路是：由儀器制造商測量校準(zhǔn)樣品，儲存強(qiáng)是：由儀器制造商測量校準(zhǔn)樣品，儲存強(qiáng)度和校準(zhǔn)曲線，然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到用戶的度和校準(zhǔn)曲線，然后將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到用戶的X X射線熒射線熒光分析系統(tǒng)中，并用隨軟件提供的參考樣品校正儀光分析系統(tǒng)中，并用隨軟件提

9、供的參考樣品校正儀器漂移。因此，無標(biāo)樣分析不是不需要標(biāo)樣，而是器漂移。因此，無標(biāo)樣分析不是不需要標(biāo)樣，而是將校準(zhǔn)曲線的繪制工作由儀器制造商來做，用戶將將校準(zhǔn)曲線的繪制工作由儀器制造商來做，用戶將用戶儀器和廠家儀器之間的計(jì)數(shù)強(qiáng)度差異進(jìn)行校正用戶儀器和廠家儀器之間的計(jì)數(shù)強(qiáng)度差異進(jìn)行校正。n 其其優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：采用了制造商的標(biāo)樣、經(jīng)驗(yàn)與知識，包是：采用了制造商的標(biāo)樣、經(jīng)驗(yàn)與知識，包括測量條件，自動(dòng)譜線識別，背景扣除，譜線重疊括測量條件，自動(dòng)譜線識別，背景扣除，譜線重疊校正，基體校正等。校正，基體校正等。n 可以在標(biāo)準(zhǔn)樣品缺少的情況下分析各種樣品中的可以在標(biāo)準(zhǔn)樣品缺少的情況下分析各種樣品中的B B到到U

10、 U的七十幾個(gè)元素，含量范圍從痕量到的七十幾個(gè)元素，含量范圍從痕量到100%100%，應(yīng)用范，應(yīng)用范圍較廣，但其適用性也帶來了分析準(zhǔn)確度的局限性圍較廣，但其適用性也帶來了分析準(zhǔn)確度的局限性，因此，因此，無標(biāo)樣軟件也稱為半定量軟件無標(biāo)樣軟件也稱為半定量軟件。第32頁/共41頁第33頁/共41頁第34頁/共41頁熔樣玻璃片照片第35頁/共41頁圖1 Fe2O3,Al2O3,SiO2,MgO校準(zhǔn)曲線第36頁/共41頁組組 分分ComponentMgOAl2O3SiO2CaOMnOTiO2CuONb2O5TFeB2O3本方法測定值本方法測定值Found by proposed method.14.57

11、0.5139.300.240.850.230.336.4221.75/國家鋼鐵材料國家鋼鐵材料測試中心測定測試中心測定值值Found by NACIS14.180.5439.320.290.930.300.326.1921.327.35FeCuNbSiB爐渣成分分析爐渣成分分析第37頁/共41頁CrW樣品編號XRF測定值標(biāo)稱值XRF測定值標(biāo)稱值15M6.446.3816.8016.6416M6.436.4416.6616.4817M6.376.3616.8517.1218M6.496.4016.7216.86NiWCr合金主成分合金主成分第38頁/共41頁內(nèi)控樣品內(nèi)控樣品FeCuNbSiB(7) CuCuNbNbSiSiB B本方法測定值本方法測定值(n=11) (w/%) SD(w/%)RSD(%)1.291.290.0010.0010.100.105.405.400.0040.0040.080.087.747.740.0050.0050.070.071.871.870.0020.0020.130.13國家鋼鐵材料測試中心測定值