XRF（X射线荧光）指南

在x射线荧光(XRF)光谱中，x射线与材料的相互作用被用来确定其元素组成。它可用于固体、液体和粉末的分析，通常是非破坏性的。有两种主要的XRF方法-能量色散(EDXRF)和波长色散(WDXRF)。它们各有优缺点，主要是检测和分析荧光x射线的方式不同。

一般来说，EDXRF可以测量所有元素，从钠到铀，从WDXRF到铍，浓度从100%到ppm甚至在某些情况下亚ppm。检出限取决于元素和样品，但较重的元素通常具有较好的检出限。

XRF广泛用作冶金，取证，聚合物，电子，考古，环境分析，地质和采矿等应用中的快速表征工具。X射线技术的最新进展导致了具有高空间分辨率的XRF仪器。

x射线

x射线是电磁波谱的一部分，其能量介于波长在0.01 ~ 10 nm (125 keV ~ 0.125 keV)的紫外线和伽玛射线之间。

1895年Wilhelm Röntgen首次报道了x射线的特性，他在这一领域的工作为他赢得了诺贝尔奖，这项技术在许多语言中仍然以他的名字命名。

X射线广泛用于医学成像，安全筛选和许多元素和结构分析技术。

x射线与物质的相互作用

Röntgen的研究表明x射线可以穿透物质，它在医学成像中的作用很快就被人们认识到。然而，在与物质的相互作用中，部分x射线也被吸收或散射。

当吸收发生时，x射线的原子级相互作用也可能引起荧光，这是XRF光谱的基础。散射可以在有或没有能量损失的情况下发生，分别称为康普顿散射或瑞利散射。所有这些相互作用都取决于样品的厚度、密度、成分和x射线的能量。

X射线荧光 - 基本过程

x射线荧光可以考虑使用一个3步过程:

1. 入射的x射线从该物质的一个原子中围绕原子核的一个轨道中击出一个电子。
2. 这导致了一种高能不稳定状态，因为形成了一个洞。
3. 对于原子返回均衡，从较高能量外轨道的电子落入孔中。由于该位置具有较低的能量，因此过量的能量以荧光的形式发射。

排出和更换电子之间的能量的差异是元件的特征。因此，发射的荧光X射线的能量与特定元素直接相关。这使得XRF成为用于确定元素组成的快速工具。

一般来说，某一元素放射出的x射线的能量与其化学成分无关。例如，从碳酸钙中获得的钙峰_3.， CaO和CaCl₂三种材料的光谱位置相同。欧洲杯足球竞彩

x射线荧光-多重跃迁

由于大多数原子具有许多电子轨道（例如，K-，L-，M壳），因此可以进行几种荧光转变。

例如，x射线与原子与K, L, M壳层的相互作用会导致K壳层形成一个空穴，然后由L壳层或M壳层的电子填充。这叫做K跃迁。如果在L层形成一个空穴，并被M层的电子填满，这就叫做L跃迁。

因此，对于单个元素，会有几个峰值。所有这些元素都将以不同的强度出现在光谱中，共同形成元素的“指纹”。

X射线荧光 - 强度

材料吸收多少取决于X射线的能量，并且通常通过材料更容易地吸收低能量X​​射线。

要把一个电子从一个轨道上击出去，x射线的能量必须大于电子的能量。然而，当x射线能量过高时，x射线与电子之间的耦合效率很低，只会排出少量电子。

当x射线的能量与结合能相似时，更多的电子被排出。就在结合能的下方，可以观察到吸收的下降，因为能量不足以从该层发射电子，而且太高了，无法从较低的能量层发射电子。

此外，并非所有X射线都不会导致荧光。荧光产率是荧光X射线与入射X射线的比率。

光谱仪光谱

典型XRF的关键组成部分有:

1. 用于照射样品的X射线的来源
2. 样本
3. 探测发出的荧光x射线

所得的XRF光谱显示x射线的强度(通常以每秒计数为单位)作为能量(通常以eV为单位)的函数。

能量色散光谱仪

能量色散探测系统直接测量从样品发射的x射线的能量。XRF光谱是通过计算和绘制每种能量下x射线的相对数量而产生的。

能量色散(ED)探测器(如HORIBA Xerophy™)的原理是基于半导体材料(通常是硅)中电子-空穴对的产生。能量为EX的入射x射线被探测器吸收，并将促使形成一个或多个电子-空穴对。能量E^有效马力，对于特定的材料，这样做是固定的。x射线会在能量允许的范围内形成尽可能多的电子-空穴对:电子-空穴对的数量= E^X/ E.^有效马力

一旦发生这种情况，电子就会被拉离探测器，产生的电流与电子-空穴对的数量成正比，而电子-空穴对的数量与x射线能量直接相关。

该分析程序以非常高的速率重复，结果被组织成能量通道。

波长分散XRF.

在这个系统中，x射线衍射成晶体，晶体衍射并根据其波长物理分离x射线。

在顺序系统中，检测器是静止的，并且晶体旋转以允许检测不同的波长，然后用XRF光谱构建点。在同时系统中，使用若干晶体/探测器，因此可以同时检测到一系列元件。

ED和WDXRF的主要区别在于可实现的光谱分辨率。WDXRF系统可以提供5到20 eV的分辨率，而EDXRF系统提供150到300 eV或更多的分辨率，这取决于使用的检测器的种类。

高分辨率WDXRF的优点是减少了光谱重叠，从而可以更准确地表征多方面的样品，降低了高结果背景，从而提高了检测限和灵敏度。

然而，WDXRF有额外的光学元件(如衍射晶体和准直器)导致效率降低。高功率x射线弥补了这一点，但对成本和易用性有很大的影响。加上额外的光学元件，WDXRF成为一种相对昂贵的仪器。

另一个区别是如何获得光谱。使用EDXRF系统，比如XGT系统，几乎可以同时获得整个光谱，因此可以在几秒钟内检测到元素周期表中的大部分元素。使用WDXRF，光谱是逐点获取的，这需要很长时间，或有有限数量的同时检测器(一个昂贵的选择)。

微型光谱仪

XRF.传统上是批量技术，分析区域的范围从几毫米到几厘米。不均匀的样品被研磨并用颗粒制成或与玻璃基质融合，制成长的样品制备时间并需要大量的材料。

X射线光学器件的进步导致窄光束X射线范围为1mm至10μm。这允许离散地分析单个微观粒子，并且可以通过高空间分辨率构建详细的欧洲杯猜球平台元素图像。

通常，XGT系列的微XRF系统基于能量分散检测，因为产生具有数千个单独像素的详细图像需要快速获取每个像素位置的光谱。使用WDXRF光谱仪参与扫描的时间对于成像微XRF样品不可行。

微x射线荧光在材料、地质和矿物学、发动机磨损碎片、宝石学、考古学、电子、环境科学、制药、生物学和医学等广泛领域越来越受欢迎。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

这些信息来源于HORIBA Scientific提供的资料。欧洲杯足球竞彩

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