x射線螢光光譜儀的工作原理

時間 2021-09-08 19:47:57

1樓:柔承基仰穆

x射線光電子能譜分析

x射線光電子能譜法(x-ray

photoelectron

spectrom-----xps)在表面分析領域中是一種嶄新的方法。雖然用x射線照射固體材料並測量由此引起的電子動能的分布早在本世紀初就有報道,但當時可達到的分辯率還不足以觀測到光電子能譜上的實際光峰。直到2023年,以siegbahn為首的乙個瑞典研究小組首次觀測到光峰現象,並發現此方法可以用來研究元素的種類及其化學狀態,故而取名「化學分析光電子能譜(eletron

spectroscopy

forchemical

analysis-esca)。目前xps和esca已公認為是同義詞而不再加以區別。

xps的主要特點是它能在不太高的真空度下進行表面分析研究,這是其它方法都做不到的。當用電子束激發時,如用aes法,必須使用超高真空,以防止樣品上形成碳的沉積物而掩蓋被測表面。x射線比較柔和的特性使我們有可能在中等真空程度下對表面觀察若干小時而不會影響測試結果。

此外,化學位移效應也是xps法不同於其它方法的另一特點,即採用直觀的化學認識即可解釋xps中的化學位移,相比之下,在aes中解釋起來就困難的多。

1基本原理

用x射線照射固體時,由於光電效應,原子的某一能級的電子被擊出物體之外,此電子稱為光電子。

如果x射線光子的能量為hν,電子在該能級上的結合能為eb,射出固體後的動能為ec,則它們之間的關係為:

hν=eb+ec+ws

式中ws為功函式,它表示固體中的束縛電子除克服各別原子核對它的吸引外,還必須克服整個晶體對它的吸引才能逸出樣品表面,即電子逸出表面所做的功。上式可另表示為:

eb=hν-ec-ws

可見,當入射x射線能量一定後,若測出功函式和電子的動能,即可求出電子的結合能。由於只有表面處的光電子才能從固體中逸出,因而測得的電子結合能必然反應了表面化學成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測試原理。

2樓:閭敏思能朗

x螢光光譜儀(xrf)由激發源(x射線管)和探測系統構成。x射線管產生入射x射線(一次x射線),激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次x射線,並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。

探測系統測量這些放射出來的二次x射線的能量及數量。然後,儀器軟體將探測系統所收集到的資訊轉換成樣品中各種元素的種類及含量。

近年來,x螢光光譜分析在各行業應用範圍不斷拓展,已成為一種廣泛應用於冶金、地質、有色、建材、商檢、環保、衛生等各個領域,特別是在rohs檢測領域應用得最多也最廣泛。

大多數分析元素均可用其進行分析,可分析固體、粉末、熔珠、液體等樣品,分析範圍為be到u。並且具有分析速度快、測量範圍寬、干擾小的特點。

優缺點:

優點:a)

分析速度高。測定用時與測定精密度有關,但一般都很短,2~5分鐘就可以測完樣品中的全部待測元素。

b)x射線螢光光譜跟樣品的化學結合狀態無關,而且跟固體、粉末、液體及晶質、非晶質等物質的狀態也基本上沒有關係。(氣體密封在容器內也可分析)但是在高解析度的精密測定中卻可看到有波長變化等現象。特別是在超軟x射線範圍內,這種效應更為顯著。

波長變化用於化學位的測定。c)

非破壞分析。在測定中不會引起化學狀態的改變,也不會出現試樣飛散現象。同一試樣可反覆多次測量,結果重現性好。

d)x射線螢光分析是一種物理分析方法,所以對在化學性質上屬同一族的元素也能進行分析。

e)分析精密度高。

f)製樣簡單,固體、粉末、液體樣品等都可以進行分析。

缺點:a)難於作絕對分析,故定量分析需要標樣。

b)對輕元素的靈敏度要低一些。

c)容易受相互元素干擾和疊加峰影響。

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