矿物材料现代测试技术3X荧光分析_第1页
矿物材料现代测试技术3X荧光分析_第2页
矿物材料现代测试技术3X荧光分析_第3页
矿物材料现代测试技术3X荧光分析_第4页
矿物材料现代测试技术3X荧光分析_第5页
已阅读5页,还剩35页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

武汉理工大学资环学院管俊芳,1,第二部分xrayFluorescenceSpectroscope(XRF)X荧光成分分析,武汉理工大学资环学院管俊芳,2,某些物质被一定波长的光照射时,会在一定时间内发射出波长比入射光长的光,如果这个时间比较短,这种光就称为荧光。荧光由一种能发荧光的矿物萤石(fluosrite)而得名。除了紫外光和可见光可能激发荧光外,其它的光如红外光、X射线也可能激发出荧光,因此除紫外荧光或可见荧光外,还有红外荧光、X射线荧光等。,武汉理工大学资环学院管俊芳,3,1方法特点2分析原理3仪器构成4WDS-XRF5EDS-XRF6定量分析,武汉理工大学资环学院管俊芳,4,1方法特点(1),XRF是一种最有效的无损成分分析手段之一。优点:(1)速度快,一般测定一种元素(定量)需10100秒;(2)可检测固态、粉末、液态样品,以及晶质、非晶质等样品的化学成分;(3)非破坏性测试,不损伤样品(但对于某些高分子物质,如有机物,则会引起颜色变化);(4)是一种物理分析方法,分析元素范围F9U92,分析的浓度范围1ppm100%;,武汉理工大学资环学院管俊芳,5,1方法特点(2),优点:(5)制样简单,板状样品把被照射面加工成平面即可,粉末样品经粉碎、压片即可;(6)系表面分析,一般测定深度为0.1mm范围,另外也是表面整体分析,即分析整个照射面范围内的元素种类和含量;Pros:FastNon-destructivetechniquePerformselementalanalysisHighsensitivity,detectsupto50ppmCandetectthinsingleormulti-layerfilmsandmeasuretheirthickness.,武汉理工大学资环学院管俊芳,6,1方法特点(3),缺点:(1)难以作绝对分析,因此定量分析时需参照标准物质进行;(2)原子序数低的元素,其检出限及测定误差都相对较大。Cons:DoesnotassistinobtainingchemicalinformationNotapplicabletoidentifyingthefirst11elements.Interferingx-raylinesbymatrixeffectscanpossiblycomplicateanalysis.,武汉理工大学资环学院管俊芳,7,1方法特点(4),样品要求及处理方法:,武汉理工大学资环学院管俊芳,8,1方法特点(4),仪器外观:依据光源系统的不同、探测方式的不同,仪器的大小、形状有一定差异。,武汉理工大学资环学院管俊芳,9,1方法特点(5),光源:X射线光源:白色X射线。即具有各种波长的X射线,可分析前面所列范围的所有元素。放射性同位素光源:放射出的射线亦在X射线范围,但能量是固定的。因此只能分析部分元素。仪器的体积可以很小,最新型的相当于一个计算器的大小。同步辐射光源:光源的能量更大,对后续的二次射线检测很有利,所以分析精度更高,但仪器造价很昂贵。,武汉理工大学资环学院管俊芳,10,2分析原理(1),Whentheatomsinasamplematerialareirradiatedwithhigh-energyprimaryx-rayphotons,electronsareejectedintheformofphotoelectrons.Thiscreateselectronholesinoneormoreoftheorbits,convertingtheatomsintoions-whichareunstable.,武汉理工大学资环学院管俊芳,11,2分析原理(2),Torestoretheatomstoamorestablestate,theholesininnerorbitsarefilledbyelectronsfromouterorbits.Suchtransitionsmaybeaccompaniedbyanenergyemissionintheformofasecondaryx-rayphoton-aphenomenonknownasfluorescence.,武汉理工大学资环学院管俊芳,12,2分析原理(3),ThevariouselectronorbitsarecalledK,L,M,etc.,whereKisclosesttothenucleus.Eachcorrespondstoadifferentenergylevel-andtheenergy(E)ofemittedfluorescentphotonsisdeterminedbythedifferenceinenergiesbetweentheinitialandfinalorbitsfortheindividualtransitions.,武汉理工大学资环学院管俊芳,13,2分析原理(4),Characteristicx-rayemissionsresultinanenergyspectrumthatisafingerprintoftheelement.Sowecandeterminetheelementkindsinthesample.Andalsotheintensitiesofthepeaksinthespectrumareroughlyproportionaltotheconcentrationsoftheconstituentelements.,武汉理工大学资环学院管俊芳,14,3仪器构成(1),波长色散型XRF:WAVELENGTHDISPERSIVEXRF(WDS-XRF)通过分析样品在入射X射线作用下产生的二次X射线(荧光射线)的波长,来定性或定量分析样品的元素组成及含量。能量色散型XRF:ENERGY-DISPERSIVEXRF(EDSXRF)通过分析样品在入射X射线作用下产生的二次X射线(荧光射线)的能量,来定性或定量分析样品的元素组成及含量。,武汉理工大学资环学院管俊芳,15,3仪器构成(2),WDS-XRFandEDS-XRF,武汉理工大学资环学院管俊芳,16,4WDS-XRF(1),WavelengthdispersiveXRFusesacrystaltoseparatethevariouswavelengths:foreveryangleofincidentradiation,theonlywavelengthreflectedtothedetectoristheonethatconformstoBraggsformula:n=2dsinwhereisthewavelengthofthex-rayradiationproducedbythesample;disaconstantcharacteristicofeverycrystallinesubstance(i.e.thex-raycrystal);andistheangleonincidenceofthex-radiationonthesample.,武汉理工大学资环学院管俊芳,17,4WDS-XRF(2),Thecrystalsandtheirplanesoftenusedareasfollow.,武汉理工大学资环学院管俊芳,18,4WDS-XRF(3),Howtodeterminethewavelength:Detectorisrotatingwhendoingthewavelengthdetermination,alsothecrystalisrotatingbyhalfspeed.,武汉理工大学资环学院管俊芳,19,4WDS-XRF(4),So,bychangingtheangleofthecrystal,youcanselectanywavelengthforspecificelementsofinterest.Differentcrystalcanbeuseddeterminedifferentelements.Whendoingmeasurement,weoftenneedtochangecrystalsforthevariouselements,finallywecanyieldresultsinanyformdesired:qualitative,ratio,quantitative,graphic,etc.,武汉理工大学资环学院管俊芳,20,4WDS-XRF(5),Therelationshipbetweentherangeofanalyzingelementandthecrystals,andthe2thetascanningrange.,武汉理工大学资环学院管俊芳,21,4WDS-XRF(6),AnalyzingProcedure:EveryelementhaveastrongestXraywavelength.Inordertodetermineit,firstweshouldmeasuretheintensityofthatwavelength.Forexample,strongestLineandtheir2positionforNi,Fe,&Ru,whendetectedbydifferentcrystal.,武汉理工大学资环学院管俊芳,22,4WDS-XRF(7),AnalyzingProcedure:Inordertomakethedeterminationmoreaccurate,weshouldalsomeasuretheiraccompanyingpeaks.,武汉理工大学资环学院管俊芳,23,4WDS-XRF(8),AnalyzingProcedure:,武汉理工大学资环学院管俊芳,24,4WDS-XRF(9),WDSwasintroducedintheearly1950s.WDSspectrometersystemsemploydiffractionbyasinglecrystaltoseparatecharacteristicwavelengthsemittedbythesample.INWDS,polychromaticradiationsemanatingfromtheX-raytubeimpingeonthespecimenandrejectK,L,levelelectronsfromatomsoftheelementspresentinthespecimen.Thisresultsintheemissionoffluorescenceradiation(K,L,.serieslines)whicharedispersedbyanappropriatecrystalaccordingtothewell-knownBraggequation.,武汉理工大学资环学院管俊芳,25,4WDS-XRF(10),Inordertomeasurex-raysofdifferentenergies(wavelengths),thepositionofthediffractingcrystalanddetectormustbemechanicallychangedrelativetothefixedspecimentoaltertheangles.TocovertherangeofX-raywavelengthtobemeasured,severaldifferentdiffractioncrystalsmustbeutilized.Thedetectorsusedwilloftenbeaflow-proportionaldetectoragas-filledscintillatorandphotomultipliertube,武汉理工大学资环学院管俊芳,26,5EDS-XRF(1),ThesecondandmorecommonmethodforanalyzingobsidianisEDS-XRF.EDSXRFsystemsdetectelementsontheperiodictablebetweenatomicnumbers11(Na)and92(U).Samplescanbeanalyzednon-destructivelywithlittleornosamplepreparationinminutesandinsomecasesseconds.Elementsinconcentrationsfromaslowasafewpartspermillionto100%maybeanalyzedinthesamesamplesimultaneously.Accuracyoflessthanonepercentrelativeerrorareattainablewithcomparablereproducibility,武汉理工大学资环学院管俊芳,27,5EDS-XRF(2),AnalysisbyEDSXRF,likeWDSXRFinvolvesuseofionizingradiationtoexcitethesample,followedbydetectionandmeasurementofX-raysleavingthesamplethatarecharacteristicoftheelementsinthesample.However,unlikethecrystal(wavelength)XRF,EDSXRFspectrometerelectronicsdigitizethesignalproducedbyX-raysenteringthelithiumdrifteddetector,andsendthisinformationtothePCfordisplayandanalysis.TheNatoUspectraldataareinthe1-37KeVrange.,武汉理工大学资环学院管俊芳,28,5EDS-XRF(3),武汉理工大学资环学院管俊芳,29,5EDS-XRF(4),ThehighresolutionlithiumdriftedsiliconX-raydetectorsprovidelowdetectionlimits,fewspectralinterferences,andaccuracyoverawiderangeofconcentrations.Thesedetectorsareabletoseparatetheelectronenergycomingfromthesampleintoelementalcomponents,whichinturnaretranslatedintoratio,qualitative,orquantitativeelementaldatainspreadsheetorwordprocessorformats.Additionally,thetubevoltagesonEDSXRFarequitelowandtheentireinstrumentispluggedintoastandardwallsocket.WDSXRFrequiresfilteredvoltageat220V.,武汉理工大学资环学院管俊芳,30,5EDS-XRF(5),Advantages:(1)NON-DESTRUCTIVEInthevastmajorityofcases,analyzedsamplesarenotdestroyedorchangedbyexposuretox-rays.Theycanthusbesavedforfuturereferenceorusedforothertypesoftestingthatmaybedestructive.(2)MINIMALPREPARATIONManysamplescanbeexaminedwithlittleornopre-treatment.Manyofthealternativetechniquesrequiredissolutionproceduresthatarebothtime-consumingandcostlyintermsoftheacidsorotherreagentsrequired.,武汉理工大学资环学院管俊芳,31,5EDS-XRF(6),Advantages:(3)FASTX-rayspectrometryenableschemicalcompositionstobedeterminedinseconds.(4)EASYTOUSEModerninstrumentsrunundercomputercontrol,witheffectivesoftwaretohandlemeasurementset-upandresultscalculation.Tasksthatoncerequiredtheconstantattentionofatrainedanalystcannowbehandledbyskilledoperatorsorevencarriedoutbyfullyautomatedsystems.,武汉理工大学资环学院管俊芳,32,5EDS-XRF(7),ComparingwithWDS-XRFWDS-slow,butaccuracyishigh.EDS-fast,butaccuracyislow.WDSQuantitativeiseasierthanqualitative.EDSbotharesame.GenerallythedifferentiatingabilityofWavelengthishigherthenthatofEnergy.,武汉理工大学资环学院管俊芳,33,5EDS-XRF(8),AdvantagesofEnergyDispersion:*simplicityofinstrumentation-nomovingparts*simultaneousaccumulationoftheentireX-rayspectrum*qualitativeanalysiscanbeperformedin30s,orso*arangeofalternativeexcitationsourcescanbeusedinplaceofhigh-powerx-raytubeswiththeirlarge,heavy,expensiveandpower-consumingsupplies,武汉理工大学资环学院管俊芳,34,5EDS-XRF(9),AdvantagesofEnergyDispersion:*alternativesourcesinclude,lowpowerx-raytubes,secondarymonochromaticradiators,radioisotopesandionbeams.,武汉理工大学资环学院管俊芳,35,5EDS-XRF(10),AdvantagesofWavelengthDispersion:*resolutionisbetteratwavelengthslongerthan0.08nm*higherindividual

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论