EDXRF合金分析儀基本原理

每個(gè)熒光 X 射線(xiàn)的能級(jí)是激發(fā)元素的特征。因此，通過(guò)分析發(fā)射的 X 射線(xiàn)的能量，人們可以確定元素存在于樣品中。 此外，通過(guò)分析發(fā)射的 X 射線(xiàn)的強(qiáng)度，人們可以確定存在于一樣本。 在“合金分析”中，人們可以將分析與已知的幾種合金的成分，并對(duì)合金進(jìn)行正面鑒定。

EDXRF合金分析儀基本組件

XRF 分析儀由四個(gè)基本組成

1X 射線(xiàn)管

2X 射線(xiàn)探測(cè)器

3多通道分析儀

4電腦

來(lái)自 X 射線(xiàn)管的 X 射線(xiàn)與樣品相互作用，產(chǎn)生熒光 X 射線(xiàn)樣本中元素的“特征”。熒光X射線(xiàn)由探測(cè)器探測(cè)

并轉(zhuǎn)換為電壓脈沖。多通道分析儀對(duì)電壓進(jìn)行分類(lèi)脈沖到固定數(shù)量的量化（數(shù)字）能量值并計(jì)算數(shù)量每個(gè)能量值出現(xiàn)的次數(shù)。輸出是一個(gè)能譜：counts per秒與以 keV 為單位的光子能量。計(jì)算機(jī)從多通道中獲取數(shù)據(jù)分析儀，調(diào)整幾個(gè)因素的數(shù)據(jù)，并計(jì)算樣品化學(xué)“調(diào)整后的”能譜。

X射線(xiàn)管

便攜式X射線(xiàn)熒光設(shè)備中使用的X射線(xiàn)管是小型化，直徑約 20 毫米（1 美分硬幣），在約

最大 15 至 40 keV，電流為 2 至 25 微安。盡管很小，X 射線(xiàn)管仍然可以產(chǎn)生輸出在儀器窗口的表面大約 30 R/h。

可以在管前放置各種過(guò)濾器以改變輸出能譜。

探測(cè)器

計(jì)算機(jī)

DMCA分析儀

X 射線(xiàn)檢測(cè)

X射線(xiàn)熒光中使用的X射線(xiàn)探測(cè)器分析儀是小型化的，直徑約 8 毫米。該探測(cè)器具有鈹 (Z=4) 窗口允許傳輸?shù)?/p>

能量 X 射線(xiàn) - 沒(méi)有創(chuàng)造額外的特征 X 射線(xiàn)。這固態(tài)探測(cè)器減少背景電子通過(guò)珀耳帖冷卻器在低溫下運(yùn)行來(lái)降低噪音。

X射線(xiàn)檢測(cè)過(guò)程包括以下步驟：

1. X 射線(xiàn)光子轉(zhuǎn)化為電荷

2. 累計(jì)總電荷并轉(zhuǎn)換為電壓脈沖

3. 放大使以伏特為單位的脈沖高度與 X 射線(xiàn)能量成正比

一個(gè)入射的 X 射線(xiàn)光子進(jìn)入探測(cè)器并開(kāi)始釋放一些電量。 檢測(cè)器兩端施加的高電壓會(huì)導(dǎo)致這些電荷移動(dòng)到探測(cè)器的兩側(cè)，在那里它們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)被放大的小電壓變化和檢測(cè)器的輸出。 隨著時(shí)間的推移，X 射線(xiàn)光子會(huì)深入到探測(cè)器，釋放更多電荷同時(shí)失去能量，直到光子最終吸收了。 在這個(gè)過(guò)程中，探測(cè)器輸出電壓從接近零的背景達(dá)到某個(gè)最大峰值電壓并在很短的時(shí)間內(nèi)返回背景 - 創(chuàng)建一個(gè)電壓脈沖。 高能光子比低能光子釋放更多電荷光子，從探測(cè)器產(chǎn)生更大的電壓脈沖

電壓脈沖的峰值高度與 X 射線(xiàn)光子的能量成正比。探測(cè)器輸出一系列高度與能量成正比的電壓脈沖

撞擊探測(cè)器的 X 射線(xiàn)光子。 知道每個(gè)元素的特征 X 射線(xiàn)的能量，脈沖高度可用于識(shí)別元素存在于被調(diào)查物質(zhì)中。檢測(cè)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)過(guò)程。 因此，脈沖高度有一些變化從相同能量的光子觀(guān)察到。示例：觀(guān)察到 9.7 和 19.5 伏的脈沖高度。 這對(duì)應(yīng)鋅的 K-alpha 為 9.6 keV，鉬的 K-alpha 為 19.6 keV?？紤]一個(gè)不含鉬的鋅樣品。 有可能是兩個(gè)來(lái)自鋅的能量為 9.7 keV 的光子可以以幾乎相同的速度撞擊探測(cè)器

時(shí)間。 這將產(chǎn)生一個(gè)高度 = 9.7 + 9.7 = 19.4 伏的單脈沖。 這個(gè)會(huì)使樣品看起來(lái)含有鉬。

多通道分析儀

電子-殼層轉(zhuǎn)移的性質(zhì)固定了特征 X 射線(xiàn)的能量。 到識(shí)別物質(zhì)中存在的元素，每個(gè) X 射線(xiàn)光子的脈沖高度必須記錄撞擊探測(cè)器以供分析。特征 X 射線(xiàn)的強(qiáng)度取決于相同電子層的數(shù)量發(fā)生轉(zhuǎn)移。 一種元素的濃度越大，它越大具有相同能量或脈沖高度的 X 射線(xiàn)的出現(xiàn)。 為了確定物質(zhì)中存在的元素的濃度，相同的次數(shù)必須記錄發(fā)生的脈沖高度（計(jì)數(shù)）以進(jìn)行分析。

如何計(jì)算最后的樣品含量

獲得凈 X 射線(xiàn)強(qiáng)度后，第二步是將凈強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為元素濃度。這是在數(shù)學(xué)過(guò)程（算法）中完成的，使用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和線(xiàn)性和/或多項(xiàng)式多參數(shù)回歸。校準(zhǔn)是通過(guò)測(cè)量許多參考標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的精確已知的元素濃度。分析儀內(nèi)部的微處理器計(jì)算每個(gè)元素的校正因子。

強(qiáng)度濃度關(guān)系

樣品中元素的濃度 (C) 與 X 射線(xiàn)成正比能譜中的強(qiáng)度 [I]（以每秒計(jì)數(shù)為單位）。

I = N/t = k x Io x C

在哪里：

I = X 射線(xiàn)強(qiáng)度（每秒計(jì)數(shù)）

N = 凈計(jì)數(shù)（扣除背景和重疊后）

t = 測(cè)量時(shí)間（秒）

k = 常數(shù)（檢測(cè)器/樣品幾何形狀、橫截面、矩陣）

Io = 原始 X 射線(xiàn)強(qiáng)度

C = 元素的重量分?jǐn)?shù)

基質(zhì)吸收系數(shù)

存在具有更高（或更低）X 射線(xiàn)吸收系數(shù)的元素比樣品的其余部分可以改變目標(biāo)元素的表觀(guān)強(qiáng)度 - 即使盡管目標(biāo)元素的濃度 (C) 沒(méi)有變化。這可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)元素估計(jì)濃度的誤差。

標(biāo)定校準(zhǔn)

校準(zhǔn)的目的是校準(zhǔn)元素的能量標(biāo)度

1.XRF合金分析儀帶有工廠(chǎng)校準(zhǔn)

2.用戶(hù)也可以在保持出廠(chǎng)校準(zhǔn)條件的情況下進(jìn)行校準(zhǔn)

3.XRF合金分析儀使用內(nèi)部參考來(lái)維護(hù)/驗(yàn)證工廠(chǎng)校準(zhǔn)

- 能量秤的整個(gè)重新校準(zhǔn)是自動(dòng)化的

- 穩(wěn)定的電子設(shè)備和檢測(cè)器允許重新校準(zhǔn)間隔數(shù)天或數(shù)周

-使用工廠(chǎng)提供的“檢查樣品”來(lái)驗(yàn)證校準(zhǔn)/結(jié)果的準(zhǔn)確性