xrf是什么_xrf测试 - 全文

XRF是什么??XRF测试及XRF原理,本内容深入探讨了XRF的相关内容，并做了整体的讲解分析。

1.什么是XRF?

XRF:X射线荧光光谱分析(X Ray Fluorescence)

人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光（X—Ray Fluorescence），而把用来照射的X射线叫原级X射线。所以X射线荧光仍是X射线。

一台典型的X射线荧光（XRF）仪器由激发源（X射线管）和探测系统构成。X射线管产生入射X射线（一次X射线），激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。X射线照在物质上而产生的次级 X射线被称为X射线荧光.

利用X射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表中的每一种元素。在实际应用中，有效的元素测量范围为11号元素 （Na）到92号元素（U）。

2.X射线荧光的物理原理：

X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量（单位：千电子伏特，keV）和波长（单位：nm）描述。

X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子（如K层）在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，释放出来，电子的逐放会导致该电子壳层出现相应当电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子（如：L层）会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应当电子空位。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来，不同的元素所释放出来的二次X射线具有特定的能量特性。这一个过程就是我们所说的X射线荧光（XRF）。

X射线的波长

元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：

λ=K(Z− s) −2

式中K和S是常数。

X射线的能量

而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：

E=hν=h C/λ

式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。

因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

3.X射线荧光应用及分析

a) X射线用于元素分析，是一种新的分析技术，但在经过二十多年的探索以后，现在已完全成熟，已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。

b) 每个元素的特征X射线的强度除与激发源的能量和强度有关外，还与这种元素在样品中的含量。

c) 根据各元素的特征X射线的强度，也可以获得各元素的含量信息。这就是X射线荧光分析的基本原理。

4.X荧光与其它方法比较

优点:

a) 分析速度高。测定用时与测定精密度有关，但一般都很短，2～5分钟就可以测完样品中的全部待测元素。

b) X射线荧光光谱跟样品的化学结合状态无关，而且跟固体、粉末、液体及晶质、非晶质等物质的状态也基本上没有关系。（气体密封在容器内也可分析）但是在高分辨率的精密测定中却可看到有波长变化等现象。特别是在超软X射线范围内，这种效应更为显著。波长变化用于化学位的测定 。

c) 非破坏分析。在测定中不会引起化学状态的改变，也不会出现试样飞散现象。同一试样可反复多次测量，结果重现性好。

d) X射线荧光分析是一种物理分析方法，所以对在化学性质上属同一族的元素也能进行分析。

e) 分析精密度高。

f) 制样简单，固体、粉末、液体样品等都可以进行分析。

缺点：

a）难于作绝对分析，故定量分析需要标样。

b）对轻元素的灵敏度要低一些。

c）容易受相互元素干扰和叠加峰影响。

5.X荧光分析仪的分类

不同元素发出的特征X射线能量和波长各不相同，因此通过对X射线的能量或者波长的测量即可知道它是何种元素发出的，进行元素的定性分析。同时样品受激发后发射某一元素的特征X射

线强度跟这元素在样品中的含量有关，因此测出它的强度就能进行元素的定量分析。

因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：

波长色散型（WD-XRF）和能量色散型（ED-XRF)

如下图：

XRF测试若干问题：

　　XRF中文称为X射线荧光光谱仪，它包括能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF)和波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)，WDXRF在精度和准确度方面要比EDXRF好，价格也较高。目前市场上使用较多的是EDXRF。无论是哪种X射线荧光光谱仪，它都是利用荧光散射的原理探测样品中是否存在某种元素，所以具有方便、快捷、不破坏样品、省时省事的优点，非常适用于大批量原材料的验货分析。但它存在下述问题：

　　第一，XRF只能进行元素分析，而不能进行价态分析。即它的分析结果包括所有价态的元素总量。例如Cr的分析，它分辨不出材料中Cr是以金属Cr、三价铬还是六价铬的形式存在，只能给出总铬的含量。

　　第二，XRF受基体干扰非常严重。即材料的组成成分对结果影响很大。一般来说对单纯的材料，如PP、PE、PS、高纯度的金属等，XRF测试结果的误差范围为±30%甚至更低;对复合材料，如PC+ABS、PS+PE、各种合金(含量大于1%的元素超过2种)，XRF测试结果的误差范围为 40～50%，材料越复杂误差越大。所以合金的测试结果误差一般要比复合塑胶的测试结果大。下面以RoHS测试为例，对台式EDXRF测试结果X进行如下解释：

　　元素 单纯的塑胶材料 单纯的金属材料 复合材料

　　Cr X<700ppm，可视为满足要求 X<700ppm，可视为满足要求 X<500ppm，可视为满足要求

　　X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 X>500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析

　　Br X<300ppm，可视为满足要求 —— X<250ppm，可视为满足要求

　　X>300ppm无法判断是否满足要求 —— X>250ppm无法判断是否满足要求

　　Pb X<700ppm，可视为满足要求 X<700ppm，可视为满足要求 X<500ppm，可视为满足要求

　　1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1500ppm>X>500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析

　　X>1300ppm可视为不满足要求 X>1300ppm可视为不满足要求 X>1500ppm可视为不满足要求

　　Hg X<700ppm，可视为满足要求 X<700ppm，可视为满足要求 X<500ppm，可视为满足要求

　　1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1500ppm>X>500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析

　　X>1300ppm可视为不满足要求 X>1300ppm可视为不满足要求 X>1500ppm可视为不满足要求

　　Cd X<70ppm，可视为满足要求 X<700ppm，可视为满足要求 X<70ppm，可视为满足要求

　　1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1300ppm>X>700ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析 1500ppm>X>500ppm无法判断是否满足要求，需进行化学分析

　　X>1300ppm可视为不满足要求 X>1300ppm可视为不满足要求 X>1500ppm可视为不满足要求

　　从上述描述可知，XRF最适合用于材料是否符合法规要求的快速筛选，XRF的测试属于定性半定量测试，XRF的测试结果不能用于符合性判断的准确结果。