XRF是如何工作的?

XRF描述了一些高能辐射通过从最内层轨道发射电子来激发原子的过程。当原子松弛时，即外层电子填满内壳层时，就会发射x射线荧光辐射。所有这些都是在不接触或破坏样品的情况下进行的。

发射的辐射很像原子的指纹。铜的荧光看起来与锌的荧光和元素周期表中其他元素的荧光非常不同。这就是为什么XRF是最直接、最方便的元素分析方法之一，并被用于大量的工业、研究和教育应用。在这里，导出的数据可用于获得样品中主要、次要甚至微量元素的定性、半定量和定量信息。

所以，唯一的问题是:你需要XRF做什么?是微量元素分析吗?水泥厂的标准化高精度定量分析?2D故障分析和生产控制?在废料场分类金属，还是在挖掘现场预先筛选岩层?

现在任何XRF仪器都配有一个x射线管来激发样品中的原子，还有一个检测器来记录荧光辐射。这些管子可以是输出4000w的水冷大功率管，也可以是用于移动设备的拇指大小的4w管。在光子探测方面，基本上有两种不同的技术:能量色散(EDXRF)或波长色散(WDXRF)。即使能量E光子及其波长λ实际上是可交换的(因为它们之间的关系是固定的)E = (c∙h)/λ,c光速和hth普朗克常数)对光子进行排序的方法E或λ完全不同:

波长色散光谱仪将x射线视为波，并使用一些规则结构(光栅或晶体)引起干涉图案，从而允许极高的光谱分辨率。能量色散探测器将x射线视为粒子。它们的工作原理就像把一个保龄球(光子)扔进一个球坑(探测器)，看看每次撞击会喷射出多少小塑料球(电子)。更重或更快的保龄球(更高的能量)会导致更多的塑料球被弹出。

XRF衍生出许多技术。有些非常敏感(TXRF)，其他则非常精确(WDXRF)．有些是贵重、精致的物品，必须保持不动(Micro-XRF / Macro-XRF)，其他则是用于工业过程或由工业过程衍生的雷竞技网页版材料(直接极化EDXRF)．有些能告诉你样品中所有元素的确切浓度(WDXRF）;其他的可以告诉您一些包含在样例中的确切位置(Micro-XRF)．大多数是实验室仪器;有些可以单手携带(Handheld-XRF)．

在工业质量管理过程中，一些技术是ISO和ASTM标准的一部分，其他技术的多功能性使它们在R 'n 'D实验室中越来越频繁。

最佳光谱仪的选择由分析要求驱动:

• 便携式、台式或基于实验室的元素分析
• 每天要测量的样品数量
• 材料/样品类型及制备
  
• 感兴趣的元素，浓度范围和检测限度
• 准确性和精密度
• 样品结构及结构尺寸

台式能量色散x射线荧光(EDXRF)光谱仪体积紧凑，设置相对简单。一个50瓦的x射线管用来激发样品，一个硅漂移探测器(SDD)用来计算特征x射线光子的数量和能量。SDD一次性记录整个能谱，因此可以同时检测到多个元素。直接荧光光谱仪是一种多功能设备，它利用紧密耦合的光束路径来测量各种液体、粉末、颗粒、固体和散装样品中的主要、次要和微量元素。偏振荧光光谱仪利用单色x射线来提高石油化工产品中S、P和Cl等元素的信噪比，即使使用紧凑的设备也能实现超低检测限。

最小的完整XRF光谱仪足够小，可以用电池运行，并且可以单手携带。不过，他们可以在几秒钟内完成完整的正面材料鉴定。一个handheld-XRF具有与大型EDXRF仪器相同的组件，但体积要小得多。尽管这些仪器的尺寸很大，但它们对从镁开始的所有元素都非常准确和敏感。这是因为试管和探测器自然地离样本非常近。因此，它们不仅可以被带到废品场来分类金属，还可以在地质勘探活动中用于现场微量元素分析。

Micro-XRF是一种能量色散方法，它使用多毛细管光学引导激发x射线进入样品上微米大小的斑点。因此，它不仅能告诉你样本中有哪些元素以及它们的数量，还能告诉你它们的确切位置。特别是当与快速扫描阶段相结合时，该方法是测量和理解不均匀样品的理想方法。与micro-XRF几乎任何种类的样品都可以测量。固体、粉末和液体。样品制备的需要是最小的，像所有的XRF方法一样，样品在测量过程中不会损坏。这使得微xrf成为一种理想的预筛选技术，不仅在法医领域。此外，在地质学中，这种材料分析几乎完全适合于分析任务。

另一项能量色散技术，全反射XRF (TXRF)正在利用一切可能的调整来优化信噪比，从而优化检测的极限。与所有其他EDXRF技术的具体区别是入射角非常浅。它确实很浅，以至于单色激发的x射线完全反射在光滑的衬底上，因此得名。这个几何图形提供了三个主要优势:

• 没有进入基片，就没有来自基片的散射背景信号。
• 通过反射，激发光束两次通过位于衬底上的样品。
• 当x射线束从一侧照射到另一侧时，探测器可以放置在离样品表面非常近的地方，而不会阻碍x射线束。因此，样品中产生的几乎所有荧光都被SDD收集。微小量的样品材料，低至微升或微克，可以量化，检测限在ppb范围内，只需少量的样品制备。

与EDXRF系统相比，波长色散x射线荧光光谱仪(WDXRF)采用了更复杂的设置，可实现1-2个数量级的高灵敏度。WDXRF系统配备了强大的x射线管(高达4.000 W)，几个光学组件(例如，滤波器，准直器)，并利用分析仪晶体根据布拉格定律，根据样品发射的波长分离x射线光子。顺序楼层站立WDXRF而且台式WDXRF系统光谱仪配有测角仪，它相应地改变每个波长的角度和晶体类型，即按顺序测量元素浓度。大同时WDXRF光谱仪利用固定通道一次性测量多个元素，实现最短的测量时间。

XRF技术可以在元素分析必不可少的无数环境中找到。采矿、水泥和建材、石油化工和聚合物、食品和动物饲料、金属生产等行业的过程监测和质量控制只是其中的一些例子。雷竞技网页版便携式设备在野外勘探活动和废旧金属分类中特别有用。XRF也经常应用于艺术、保护和考古以及法医。XRF的多功能性和简单的样品制备使其成为许多服务实验室和政府机构以及学术界和研究领域不可避免的工具。

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