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

　　XRF
 

　　X射線X射線(Xray)是電磁波譜中的某特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，由德國(guó)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(zhǎng)(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(zhǎng)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(zhǎng)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(yáng)極上被減速而在光譜中出現(xiàn)的噪聲。由于來(lái)自樣品到探測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(wú)損檢測(cè)方法。用來(lái)測(cè)量材料的化學(xué)元素組成。類似的略縮術(shù)語(yǔ)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(zhǎng)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(cè)器
 

　　手持式X射線熒光分析儀一般使用兩種類型的探測(cè)器：
 

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

　　SDD=硅漂移探測(cè)器。一種新型探測(cè)器，相較PIN探測(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)量到的一些輕元素也稱作為L(zhǎng)E，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(cè)器才能檢測(cè)。
 

　　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(wú)法利用手持式XRF分析儀進(jìn)行檢測(cè)，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(wú)法使用手持式XRF分析儀探測(cè)到。鎂(Mg)到鈧(Sc):這些元素(黃色區(qū)域內(nèi))無(wú)法用PIN探測(cè)器檢測(cè)—需要使用搭載了SDD探測(cè)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(zhǎng)波長(zhǎng)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(yáng)極材料的韌制輻射和特征輻射被用來(lái)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(cè)
 

　　LOD=檢出限。LOD表示低可以探測(cè)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(wú)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)出特征X射線熒光的波長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(cè)到10-7～10-9克/克。至于常量元素的測(cè)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(jiǎn)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(cè)定迅速、不用或僅需簡(jiǎn)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(zhǎng)和能量色散)、探測(cè)、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(cè)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(zhǎng)特性，即特征X射線熒光。分光系統(tǒng)按波長(zhǎng)區(qū)分和探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來(lái)的特征X射線熒光，或探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量和與電子線路一起區(qū)分這些放射出來(lái)的特征X射線熒光。然后，儀器軟件將探測(cè)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(shuō)，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(cè)元素。首先對(duì)這些標(biāo)樣進(jìn)行測(cè)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(jiǎn)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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)各不相同，因此通過對(duì)X射線的能量或者波長(zhǎng)的測(cè)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(cè)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(yǔ)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(zhǎng)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(lái)，而是通過選擇激發(fā)、選擇濾波和選擇探測(cè)等方法使測(cè)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(cè)量一些簡(jiǎn)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。