X射線熒光分析中的相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、X 射線熒光分析又稱X 射線次級發(fā)射光譜分析，本法系利用原級X 射線光子或其它微觀粒子激發(fā)待測物質(zhì)中的原子，使之產(chǎn)生次級的特征X 射線（X 射線熒光）而進(jìn)行物質(zhì)成分分析和化學(xué)態(tài)研究的方法。1948年由H.費(fèi)里德曼（H.Friedmann）和L.S.伯克斯（L.S.Birks）制成第一臺X 射線熒光分析儀，至60年代本法在分析領(lǐng)域的地位得以確立?，F(xiàn)代X 射線熒光光譜分析儀由以下幾部分組成：X 射線發(fā)生器（X 射線管、高壓電源及穩(wěn)定穩(wěn)流裝置

2、）、分光檢測系統(tǒng)（分析晶體、準(zhǔn)直器與檢測器）、記數(shù)記錄系統(tǒng)（脈沖輻射分析器、定標(biāo)計(jì)、計(jì)時器、積分器、記錄器）。不同元素具有能量不同的特征X 射線譜，而各譜線的熒光強(qiáng)度又與元素的濃度呈一定關(guān)系，測定待測元素特征X 射線譜線的能量和強(qiáng)度就可以進(jìn)行定性和定量分析。本法具有譜線簡單、分析速度快、測量元素多、能進(jìn)行多元素同時分析等優(yōu)點(diǎn)。是目前大氣顆粒物元素分析中廣泛應(yīng)用的三大分析手段之一（其他兩方法為中子活化分析和質(zhì)子熒光分析）。X 射線熒光方法

3、作為核地球物理方法及核技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，所涉及的方面極為廣泛。除了最先應(yīng)用并取得廣泛贊譽(yù)的地質(zhì)勘查和礦產(chǎn)資源評價之外，還在選礦、冶金、建材、化工、生物醫(yī)學(xué)、石油、天然氣、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)產(chǎn)品檢測以及貴金屬檢測、鍍層研究、文物鑒定等多個方面得到了極其廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)的發(fā)展和X 射線熒光方法的提高，其應(yīng)用的深度和廣度將進(jìn)一步加大。
　　 本文對X 射線熒光分析中涉及的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，這主要包括：對能量選擇濾光片在X

4、 射線熒光分析中的應(yīng)用的研究，對X 射線的
　　 管壓管流對X 熒光測量的影響的研究，對激發(fā)源、樣品、探測器的相對幾何關(guān)系對X 射線熒光測量的影響的研究。其中重點(diǎn)研究了能量選擇濾光片在X 射線熒光分析中的應(yīng)用。根據(jù)對X 射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律的研究，我們知道：同種物質(zhì)對不同能量X 射線的吸收系數(shù)是不同的。能量選擇濾光片就是利用這一基本原理而設(shè)計(jì)出來的。X 射線在物質(zhì)中的吸收服從指數(shù)規(guī)律：I=I0·e-μx，那么X 射線光子穿過x

5、 厚度物質(zhì)層的透過率為：η=I/I=0·x e μ。另一方面：從物質(zhì)對X 射線光子的吸收曲線，我們還知道它有下列三個特點(diǎn)：
　　 1．當(dāng)光子的能量大于物質(zhì)元素的K 吸收限時，同一物質(zhì)對低能光子的吸收比對更高能量光子的吸收厲害得多。
　　 2．吸收曲線在吸收限處發(fā)生突變。這種突變在K 吸收限處尤其顯著，它的突變比為：ξ=μ1/μ2，上式中，1 μ和2 μ分別表示吸收限高能側(cè)的吸收系數(shù)和吸收限低能側(cè)的吸收系數(shù)。不同元素的吸收

6、限突變比，隨著原子序數(shù)增加而慢慢遞減。
　　 3．相鄰元素（對重元素也可以是相近元素）的K 吸收限在能量上相差不大，一般僅5％左右，而且它們的K 吸收限突變比幾乎相等，吸收系數(shù)曲線在吸收限附近能區(qū)的變化規(guī)律基本相似。
　　 因此，根據(jù)需要可以設(shè)計(jì)成下列三種常用的X 射線濾光片：
　　 1.吸收系數(shù)濾光片：在低能光子場合，物質(zhì)對光子的吸收系數(shù)隨著光子的能量變化很大。入射光子能量越低，吸收系數(shù)越大，因此可以用一物質(zhì)薄

7、片（原子序數(shù)比要濾去的X 射線的發(fā)射元素的原子序數(shù)?。尭吣艿墓庾右淄ㄟ^，低能的光子不易通過。這樣的薄片我們叫吸收系數(shù)濾光片。
　　 2.吸收限濾光片：在元素吸收限的兩側(cè)，特別是K 吸收限的兩側(cè)，吸收系數(shù)突變很大，因此可以合理地選擇濾光片的材料，使它的吸收限（一般用K 吸收限）正好位于相近的兩種X 射線能量之間，讓能量低的一種射線易通過，能量較高的一種射線不易通過。這種濾光片就叫做吸收限濾光片。
　　 3.平衡濾光片：