什么是X射線熒光(XRF)?
X射線熒光光譜(XRF)技術(shù)是一項(xiàng)可用于確定各類材料成分構(gòu)成的分析技術(shù),已經(jīng)成熟運(yùn)用多年。其應(yīng)用方向包括金屬合金、礦物、石化產(chǎn)品等等。
X射線形成部分電磁波譜。其處于紫外線輻射的高能側(cè),使用千電子伏特表示能量高低,納米表示波長(zhǎng)。
XRF一般可用于分析從鈉到鈾的所有元素,其可識(shí)別濃度范圍最低至百萬分級(jí),高至百分比,可用于分析固體、液體和粉狀物。
X射線熒光光譜技術(shù)的原理
所有XRF儀器都擁有兩個(gè)主要成分,一個(gè)是X射線源,一般采用X射線管,另一個(gè)則是探頭。X射線源會(huì)發(fā)出初級(jí)X射線到樣品表面,有時(shí)會(huì)通過濾光器對(duì)X射線束進(jìn)行調(diào)整。在光束擊打樣品原子時(shí),會(huì)產(chǎn)生次級(jí)X射線,這些次級(jí)X射線會(huì)被探頭收集并處理。
比較穩(wěn)定的原子是由原子核及繞核旋轉(zhuǎn)的電子構(gòu)成,電子按照能量層級(jí)或電子殼層排列,不同的能量層級(jí)可包含不同數(shù)量的電子。
在高能初級(jí)X射線與原子發(fā)生碰撞時(shí),會(huì)打亂原子的平衡狀態(tài)。
此時(shí),電子會(huì)從較低的能量層級(jí)射出,形成電子空位,使原子失去穩(wěn)定。
為了恢復(fù)穩(wěn)定性,較高能量層級(jí)的電子就會(huì)填補(bǔ)空位。而電子在兩個(gè)能量層級(jí)間移動(dòng)時(shí)釋放的多余能量就會(huì)以次級(jí)X射線的形式發(fā)射出來。發(fā)射出的X射線的能量會(huì)表現(xiàn)出元素的特征。
這也就意味著XRF能夠提供有關(guān)被測(cè)樣品的定性信息。
不僅如此,XRF同時(shí)也是一項(xiàng)定量技術(shù)。
樣品原子發(fā)射出的X射線經(jīng)探頭收集,并由儀器處理后可形成一個(gè)光譜,顯示X射線的強(qiáng)度峰值及能量對(duì)照。
如我們所知,通過峰值能量可以判定元素的種類。其峰值區(qū)域或強(qiáng)度可指示出元素在樣品中的含量。
隨后,分析儀就可以使用這一信息計(jì)算樣品的元素構(gòu)成。
從按下按鈕或扳機(jī),到輸出分析結(jié)果的全部流程最快僅需2秒鐘,最多不過幾分鐘。
為何選擇XRF技術(shù)?
相比其他分析技術(shù),XRF具有許多優(yōu)勢(shì)。
其速度較快。能夠測(cè)量多種類型的元素及其在不同類型材料中的含量濃度。此外,其屬于非破壞性技術(shù),僅需制備少量樣品甚至完全不需要制備樣品,因此,其相比其他技術(shù)成本較低。
這也就是為什么全球這么多人選擇使用XRF技術(shù)進(jìn)行日常的材料分析工作。