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X射線熒光分析的原理及應(yīng)用
X射線熒光分析的原理及應(yīng)用
X射線熒光分析（X Ray Fluorescence，XRF）又稱為X射線熒光光譜法，是確定物質(zhì)中微量元素的種類和含量的一種方法。它是指根據(jù)原子在原X射線或粒子的激發(fā)下發(fā)射出的次的特征X射線（X射線熒光）的波長和長度，對元素進行定性和定量的分析方法。
X射線是指波長為0.01~10nm的電磁波，1895年倫琴（W. C. Roentgen）在使用放電管工作時發(fā)現(xiàn)了X射線，因為這一個重大發(fā)現(xiàn)，倫琴于1901年獲得了諾貝爾獎。1913年莫斯萊（H. G. Moseley）建立了X射線波長與原子序數(shù)的關(guān)系，奠定了X射線熒光光譜分析的基礎(chǔ)，波長色散X射線熒光分析儀是在1948年由H.費里德曼（H. Friedmann）和L.S.伯克斯（L. S. Birks）制造出來的，20世紀(jì)50年代后X射線熒光分析法開始迅速發(fā)展，隨后其在分析領(lǐng)域的地位到了60年代得以確立。
X射線熒光儀器根據(jù)能量分辨的原理不同，可分為波長色散型、能量色散X射線型和非色散型。一臺典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管作為激發(fā)源，產(chǎn)生入射X射線（一次X射線）用于激發(fā)被測樣品，受激發(fā)的樣品中的每一種元素都會放射出二次X射線。由于不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性，探測系統(tǒng)會根據(jù)二次X射線的特征測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。后探測系統(tǒng)所收集到的信息經(jīng)儀器軟件轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已有單一的波長色散XRF譜儀發(fā)展成為波長色散、能量色散、全反射、同步輻射、質(zhì)子XRF譜儀和熒光分析儀等一個大家族。
利用XRF，元素周期表中絕大部分元素均可測量。作為一種分析手段，XRF具有其*的地方：分析速度快、非破壞分析、分析精密度高、制樣簡單等。波長色散和能量色散XRF譜儀對元素的檢測范圍為10-5%~100%，對水樣的分析可達10-9數(shù)量；全反射XRF的檢測限已達到10-9~10-12g。同時也存在一些缺點：不能分析，定量分析需要標(biāo)樣、對輕元素的靈敏度低、易受相互元素干擾等。
我國XRF分析技術(shù)的建立始于20世紀(jì)50年代末60年代初。近三十多年來，為滿足生產(chǎn)喝科研工作的需要，引進了眾多的XRF譜儀，制定了大量有效的試樣分析方法，有力地推動了我國X射線熒光光譜分析的發(fā)展。X射線經(jīng)歷了幾十年的不斷探索、不斷進步，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、有色、建材、商檢、環(huán)保、衛(wèi)生等各個領(lǐng)域。例如，在某些國家和地區(qū)可能會存在許多有危險性的有毒金屬，如何快速判斷是否存在這些污染物并辨別其含量就可以利用到手持式X射線熒光分析儀。在農(nóng)業(yè)方面，利用DELTA手持式XRF分析儀不僅可以快速探測出這些有毒金屬，還可以確定諸如鈣、鎂、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)和肥料的存在，為農(nóng)業(yè)的耕作提供了便利。