x射線熒光分析儀的應(yīng)用

1、<p>　　X射線熒光分析儀的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】隨著科技的發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)與新的科技設(shè)備不斷的涌現(xiàn)，而且這些新技術(shù)與新設(shè)備都得到了廣泛的應(yīng)用。X射線熒光分析儀作為一個(gè)新的科學(xué)設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。而X射線熒光分析儀的廣泛應(yīng)用也給一些領(lǐng)域帶來(lái)了方便。本文基于此對(duì)X射線熒光分析儀的應(yīng)用進(jìn)行了研究。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】

2、X射線熒光分析儀 領(lǐng)域應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)： O657.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　X射線熒光就是被分析樣品在X射線照射下發(fā)出的X射線，它包含了被分析樣品化學(xué)組成的信息，通過(guò)對(duì)上述X射線熒光的分析確定被測(cè)樣品中各組份含量的儀器就是X射線熒光分析儀。不同元素發(fā)出的特征X射線能量和波長(zhǎng)各不相同，因此通過(guò)對(duì)X射線的能量或者波長(zhǎng)的測(cè)量即可知道它是何種

3、元素發(fā)出的，進(jìn)行元素的定性分析。同時(shí)樣品受激發(fā)后發(fā)射某一元素的特征X射線強(qiáng)度跟這元素在樣品中的含量有關(guān)，因此測(cè)出它的強(qiáng)度就能進(jìn)行元素的定量分析。 </p><p>　　一、X射線熒光分析儀的工作原理 </p><p>　　熒光，顧名思義就是在光的照射下發(fā)出的光。從原子物理學(xué)的知識(shí)可以知道，對(duì)每一種化學(xué)元素的原子來(lái)說(shuō)，都有其特定的能級(jí)結(jié)構(gòu)，其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運(yùn)行，

4、內(nèi)層電子在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛，成為自由電子，原子被激發(fā)了，處于激發(fā)態(tài)，這時(shí)，其他的外層電子便會(huì)填補(bǔ)這一空位，也就是所謂躍遷，同時(shí)以發(fā)出X射線的形式放出能量。由于每一種元素的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)都是特定的，它被激發(fā)后躍遷時(shí)放出的X射線的能量也是特定的，稱之為特征X射線。通過(guò)測(cè)定特征X射線的能量，便可以確定相應(yīng)元素的存在，而特征X射線的強(qiáng)弱（或者說(shuō)X射線光子的多少）則代表該元素的含量。根據(jù)量子力學(xué)知識(shí)可以知道，X 射線具有波粒二象

5、性，既可以看作粒子，也可以看作電磁波?？醋髁Ｗ訒r(shí)的能量和看作電磁波時(shí)的波長(zhǎng)有著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。這就是著名的普朗克公式：E=hc/λ。顯然，無(wú)論是測(cè)定能量，還是波長(zhǎng)，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)元素的分析，其效果是完全一樣的 </p><p>　　二、X射線熒光分析儀的應(yīng)用 </p><p>　　1、X射線熒光分析儀在冶金工業(yè)中的應(yīng)用 </p><p>　　冶金工業(yè)中，冶煉過(guò)程中使

6、用的石灰石、白云石、螢石等原料，及冶煉后期產(chǎn)生的精煉渣等，這些原料及精煉渣化學(xué)成分的含量，是鋼鐵在冶煉過(guò)程中配比計(jì)算的依據(jù)。在生產(chǎn)中要隨時(shí)掌握原料化學(xué)成分的波動(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整配比，這樣才能為煉出合格鋼材產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所謂品種鋼，其化學(xué)成分含量反映的就是此鋼材的物理性質(zhì)和化學(xué)穩(wěn)定性，因此，在冶金工業(yè)中，應(yīng)用X射線熒光分析儀對(duì)原料石灰石、螢石、白云石等，和精煉渣等進(jìn)行定量及半定量分析，及時(shí)、準(zhǔn)確的給出分析結(jié)果非常重要。 </p&

7、gt;<p>　　傳統(tǒng)上對(duì)硅砂、白云石、等物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)成分分析時(shí)，一般都是采用化學(xué)分析方法。化學(xué)分析方法的樣品處理過(guò)程比較繁瑣，操作步驟多、工作量大、比較容易產(chǎn)生人為誤差，并且處理過(guò)程耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，尤其是要對(duì)原料和玻璃進(jìn)行全面的成分分析時(shí)，需要1 至2 天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才可以得出結(jié)果，造成進(jìn)廠原料到貨要花約一天的時(shí)間靜候化驗(yàn)結(jié)果。另一方面，原料、產(chǎn)品的分析結(jié)果滯后于生產(chǎn)。若改用儀器分析，則可提高檢測(cè)效率，并且操作簡(jiǎn)單，結(jié)果精

8、確，可減免操作過(guò)程中引入的人為誤差。 </p><p>　　X 射線熒光光譜分析方法具有分析速度快、操作方法簡(jiǎn)單、精確度高、分析范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)廣泛地應(yīng)用在鋼鐵、冶金、地質(zhì)等方面。 </p><p>　　在冶金工業(yè)中，尤其適用于冶煉過(guò)程原材料中常見(jiàn)元素C、SI、MN、P、S、V、CA、FE、MG、AL等及其氧化物的分析。準(zhǔn)確度能夠滿足煉鋼生產(chǎn)的需要。由于分析速度快，對(duì)控制生產(chǎn)、監(jiān)督生產(chǎn)

9、、提高產(chǎn)品質(zhì)量起到很大的作用。除了應(yīng)用于冶煉過(guò)程中原材料化學(xué)成分的分析外，X 射線熒光分析儀還可應(yīng)用于玻璃、硅砂、白云石等巖石礦物的成分分析。下面以對(duì)硅砂和玻璃中成分的檢測(cè)為例進(jìn)行說(shuō)明。 </p><p>　　應(yīng)用X 射線熒光分析儀，測(cè)定硅砂原料的Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O，以及玻璃產(chǎn)品的SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2、Fe2O3、SO3，從樣品制作到得出分析結(jié)果，

10、所需時(shí)間不到1 h，操作簡(jiǎn)單，方便快捷，減少人為誤差，結(jié)果準(zhǔn)確，誤差少，精確度高，解決了分析結(jié)果滯后于生產(chǎn)的矛盾，有利于生產(chǎn)上的控制、監(jiān)督、提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足工業(yè)的生產(chǎn)需要。測(cè)定的樣品的精密度表如下。 </p><p>　　2、X 射線熒光分析儀在地質(zhì)分析領(lǐng)域中的應(yīng)用 </p><p>　　海底X 射線熒光探測(cè)系統(tǒng)是以新型電致冷Si-PIN 半導(dǎo)體探測(cè)器為X 射線探測(cè)器，以放射性同位素源為

11、X 射線熒光激發(fā)源，在無(wú)液氮冷卻條件下，能夠在水深小于1000m 的海底對(duì)沉積物實(shí)現(xiàn)原位測(cè)量。該探測(cè)系統(tǒng)可定量測(cè)定元素周期表中從Si ( 14) 到U ( 92) 之間的元素；且一次測(cè)量可以同時(shí)完成5 種以上，甚至多達(dá)十余種元素的定性、定量測(cè)定。該系統(tǒng)解決了實(shí)際工作中液氮不間斷供應(yīng)難題，在室溫下能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的多元素原位測(cè)定工作。 </p><p>　　為適應(yīng)地質(zhì)大調(diào)查的需要而研制了新一代的小型化管激發(fā)X 射線

12、熒光測(cè)量?jī)x。該儀器采用了低功率小型X 射線管及35kV 高壓電源構(gòu)成的可控X 射線源，小型低功耗電致冷Si- PIN 半導(dǎo)體探測(cè)器，袖珍型計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)構(gòu)成X 射線熒光能譜分析系統(tǒng)，根據(jù)工作環(huán)境的要求，在駐地可直接使用筆記本微機(jī)，使其功能強(qiáng)大，直接成圖成像及解釋。在野外使用掌上電腦，實(shí)現(xiàn)儀器的便攜化及原位測(cè)量。分析元素范圍可從S( Z= 16) 至U ( Z= 92) ，檢出限為1/ 106~ 1/ 105，可用于地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、大比例

13、尺化探測(cè)量、環(huán)境調(diào)查、工業(yè)、考古等領(lǐng)域。 </p><p>　　一種新型高靈敏度便攜式X 射線熒光( XRF) 分析儀基于電致冷Si- PIN 半導(dǎo)體X 射線探測(cè)器和微機(jī)多道譜儀系統(tǒng)，對(duì)銅、鋅、砷等元素的分析檢出限為10，適用于野外現(xiàn)場(chǎng)的天然巖石、土壤和水系沉積物的多元素含量的定量測(cè)定，以及工業(yè)原料、半成品、產(chǎn)品快速分析。 </p><p>　　新一代2048 道X 射線熒光( XRF)

14、分析儀是以Amptek 公司研發(fā)的Si- PIN 電致冷半導(dǎo)體探測(cè)器為X 射線探測(cè)器，以放射性同位素源為X 射線熒光激發(fā)源；采用16 位高速ADC 以及最新推出的EZ- USB 系列控制器來(lái)架構(gòu)多道脈沖幅度分析器；主機(jī)采用超薄型簡(jiǎn)化配置的筆記本計(jì)算機(jī)。在野外或室內(nèi)無(wú)液氮冷卻的條件下都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦物等待測(cè)樣品的測(cè)定， 且一次可以對(duì)十余種元素進(jìn)行定性、定量分析。 </p><p>　　3、X 射線熒光分析儀在礦山開(kāi)采

15、中的應(yīng)用 </p><p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，在礦山的開(kāi)采工作中，主要是通過(guò)測(cè)量礦石品位來(lái)圈定礦體，達(dá)到正確開(kāi)采，合理配礦，從而指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。隨著新一代X 射線熒光分析儀的研究與推廣，新一代高分辨率X 射線熒光分析儀可以快速測(cè)定銅礦中銅元素品位。下面以對(duì)不同品味銅的樣品的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。下面是部分原銅礦測(cè)量結(jié)果對(duì)比表。 </p><p>　　上表中，與化學(xué)分析的結(jié)果相比，通過(guò)熒光分析所測(cè)結(jié)

16、果的相對(duì)誤差的最小值為0.1403%，準(zhǔn)確性已經(jīng)很高，且最高相對(duì)誤差也只有6.1658%。其中相對(duì)誤差在5%以內(nèi)的樣品占總數(shù)的90%以上。通過(guò)數(shù)據(jù)分析可見(jiàn)，X 光管作為激發(fā)源的熒光分析法對(duì)銅礦不同品味段樣品的測(cè)量結(jié)果和分析結(jié)果基本吻合，在一定程度上確保了兩種分析對(duì)比樣品的同一性，使分析結(jié)果真正具有可比性。 </p><p>　　X熒光分析儀選用X 光管作為激發(fā)源最大的優(yōu)點(diǎn)在于其可調(diào)性。在激發(fā)條件的選擇方面，通過(guò)理

17、論分析和實(shí)驗(yàn)得出，凈峰面積隨著管壓和管流的增大而增大。然而，峰背比在較低的管壓和管流的條件下比值較高，但是變化趨勢(shì)不明顯。由此得出銅元素的最佳激發(fā)條件。X 熒光分析儀在銅礦中應(yīng)用中，相對(duì)誤差在115 以下，如果要更加準(zhǔn)確的測(cè)量銅品位，就需要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行精確地改良。 </p><p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)有了飛

18、速的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)與新的科技設(shè)備不斷的涌現(xiàn)，而且這些新技術(shù)與新設(shè)備都得到了廣泛的應(yīng)用。X射線熒光分析儀是根據(jù)X射線熒光的分析確定被測(cè)樣品中各組份含量的儀器。而X射線熒光分析儀作為一個(gè)新的科學(xué)設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。而X射線熒光分析儀的廣泛應(yīng)用也給一些領(lǐng)域帶來(lái)了方便。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 蘇丹丹。 X射線

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