在定量的Micro-XRF分析中，信息被集成到整个辐照和检测的样品区域。定量过程需要一个均匀的样品，以正确地测量其成分。
然而，与玻璃或钢铁等人造样品不同，地质样品等非人造样品在本质上大多是不均匀的，元素分布不均匀。
为传统的XRF分析提供均匀的样品需要艰苦的准备工作。相反，空间分辨的Micro-XRF只需要很少甚至不需要样品制备。然而，在进行微米级空间分辨率的分析时，可能很难找到位置。
在这里，定量结果代表整个样本，或特定的部分样本区域。粉末和研磨样品通常在毫米尺度上显示均匀性，但在几十微米的分辨率测量时，可以观察到很大的点对点偏差。
M4龙卷风的FlexiSpot可以在微米分辨率下进行大面积分析(图1)。它可以测量光斑大小<20µm以及额外的100µm的样品。
有了这个更大的辐照点，由于在扩大的检测区域内集成了分析中的信息，具有不均匀表面或不规则形状和非均匀样品(如粉末)的样品可以高精度地量化。
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图1所示。M4龙卷风
功能原则
M4 TORNADO的特点是一个聚毛细透镜，它产生会聚的x射线束来聚焦x射线管的辐射。光束束腰所在的平面称为焦平面。Mo Kα辐射的束宽小于20µm。x射线束通常在其焦平面的下方和上方更宽。这一事实构成了FlexiSpot特性的基础。
当样品移到“失焦”位置时，辐照区域变得更大。考虑到聚毛细透镜的共光束发散，通过将样品移出焦平面约2 - 3mm，可以实现100-200µm的光斑大小(图2)。
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图2。产生可变光斑大小的功能原理
样品制备
在意大利佩特里西奥的白垩纪-古近纪界线上获得的粘土作为样品。样品制备包括研磨粘土，然后利用20%的粘合剂将其压成颗粒。该标准样品制备方法为传统的XRF分析提供了合理均匀的材料。然而，当使用100倍放大的光学显微镜在10 μ m尺度下成像时，样品显示不均匀。粘土颗粒样品有两种不同的颗粒尺寸，如图3所示。
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图3。粘土样品在100倍放大后显示出明显的不均匀性。红色圆圈表示设定的激发斑直径分别为25µm和200µm。
测量条件
一个力量M4龙卷风耦合到聚毛细透镜和Rh x射线管进行测量。它的特点是数据处理速度快，空间分辨率高，并有一个电动高速X-Y-Z平台用于定位样品。在这个分析中使用的标准测量条件包括50 kV的管电压，200µA的电流，没有初级光束过滤器，和20毫巴的腔压。
对于非均匀样本，需要对多个点进行空间解析定量分析，以获得整个区域的代表性值。因此，可以认为平均的数量值是“正确的”结果。结果的可信度由单个结果的标准差提供。对于非常小的分析点，这个标准偏差可能非常高，因此结果可能不符合要求或不相关。
如图4a-b所示，在M4 TORNADO软件的多点工作空间中，分别以25µm和200µm为点，识别并量化了6个随机位置。单点测量时间设置为120秒，以获得微量元素和轻元素的良好统计数据。
下一步是在相同的激发条件下绘制40 x 40毫米的样品切片。像素大小为50µm，测量时间为4 ms /像素。六个75毫米的区域2每一个都是从HyperMap数据立方体中获得的(图4c)，以便与点测量相同的总体测量时间为120秒。
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图4。定义了测量位置和区域的样品的镶嵌图像。
结果
分别定量25µm和200µm的6个测量位置以及6个作图区域的定量结果见表1。定量成分的标准偏差随着分析样品表面积的增加而减小。然而，在测量的浓度中没有观察到变化。这一趋势在关键元素SiO的氧化物中可见2、曹、铁2O3.,艾尔。2O3.在图5中。
可以考虑75毫米的平均值和σ值2区域作为代表的样品和规定的测量条件。在分析区域较小的情况下，测量值的偏差变大，但“正确”值很好地在获得的不确定度内。
与标准的25µm相比，增加200µm的光斑尺寸使偏差提高了2倍或更好(表1和图5)。需要注意的是，这是相对于相同的测量时间而言的。
表1。不同斑点和面积大小的测量值
| 氧化 |
光斑尺寸25 μm |
光斑尺寸200 μm |
75毫米2区域地图 |
| 平均值(stoich.wt。%) |
标准偏差(stoich。wt. %) |
相对标准偏差(%) |
平均值(stoich。wt. %) |
标准偏差(stoich。wt. %) |
相对标准偏差(%) |
平均值(stoich。wt. %) |
标准偏差(stoich。wt. %) |
相对标准偏差(%) |
| SiO2 |
34.36 |
2.07 |
6．0 |
35.07 |
0.81 |
2.3 |
35.05 |
0.18 |
０．５ |
| 曹 |
30.94 |
3.55 |
11．5 |
30.94 |
1.77 |
5．7 |
30.69 |
0．20 |
0.7 |
| 菲2O3. |
14.67 |
1.77 |
12．1 |
13.75 |
0.53 |
3．9 |
14.26 |
0.09 |
０．６ |
| 艾尔2O3. |
13.76 |
0．69 |
5．0 |
13.97 |
0.29 |
2．1 |
13.76 |
0．12 |
0．9 |
| K2O |
3.37 |
0.29 |
8．6 |
3.30 |
0．12 |
3．7 |
3.42 |
０．０２ |
０．６ |
| 分别以 |
1.17 |
０．１６ |
13.6 |
1.13 |
0．08 |
7.4 |
1．15 |
0．12 |
10．8 |
| TiO2 |
1.11 |
０．１０ |
9.4 |
1．16 |
0．11 |
9.4 |
1.14 |
0．01 |
0．9 |
| 地面读数 |
０．１６ |
０．０２ |
12．0 |
0．15 |
0．01 |
3．4 |
０．１６ |
0．00 |
1．7 |
| MnO |
0．14 |
0．01 |
9.4 |
０．１３ |
0．01 |
5．0 |
０．１３ |
0．00 |
2．4 |
| P2O5 |
0．15 |
0．08 |
55.5 |
0．24 |
0.19 |
76.3 |
0.09 |
0.04 |
46．1 |
| 氧化锌 |
0.047 |
0.016 |
34.9 |
0.041 |
0.004 |
10．5 |
0.041 |
0.001 |
2．7 |
| Cr2O3. |
0.048 |
0.015 |
32.0 |
0.038 |
0.004 |
11．4 |
0.038 |
0.003 |
8．5 |
| NiO |
0.045 |
0.028 |
62.5 |
0.038 |
0.005 |
14．4 |
0.028 |
0．002 |
7．2 |
| ZrO2 |
0.019 |
0.004 |
22.8 |
0.021 |
0.003 |
16.4 |
0.022 |
0．002 |
9．2 |
| Rb2O3. |
0.020 |
0.003 |
15.6 |
0.017 |
0．002 |
11.1 |
0.019 |
0.001 |
6．8 |
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图5。具有两个标准差的主要矩阵成分的量化值(从六次测量中获得)
如图4所示，只有完整的区域地图才能获得可靠的结果，必须注意的是，该区域的数据采集时间是多点测量记录时间的5倍(1:04小时，12分钟)。
除了低浓度的轻元素Mg和P的结果不符合这一趋势外，点光谱测量的偏差完全适合大多数应用。这些变化是元素分布和荧光线不均匀性的计数统计。
结论
在大面积分析中，相对标准偏差得到显著改善M4龙卷风的FlexiSpot通过比较不同光斑大小和面积的样品测量值来证明。与全面积图相比，200µm的点测量结果足以缩短测量时间。
该信息已从布鲁克AXS公司提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问力量中心——AXS Inc .)