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神奇的新科技—X射线荧光光谱分析技术

关键词:   发布时间:2019-08-21 08:00:01

1895年德国物理学家W.K Rontgen发现X射线,1921年爱因斯坦光子理论解释光电效应后,X射线越来越受科学家们的重视,导致化学元素分析产生了翻天覆地的变化。自此之后,X射线衍射技术、X射线能谱分析技术、X射线光谱分析技术等多种物理方法在大多数元素的定性、定量分析中取代了传统的化学方法,成为了现代元素分析实验的首选,尤其是X射线荧光光谱分析技术,更是因其分析速度快、制样简单、分析精密度高和在测定中不引起化学状态改变等优点被广泛应用在地质、冶金、环境监测、考古、工业、医药、生物、石油化工、司法取证、有机材料、无机材料等多个领域。

X射线是用高速电子轰击原子的内层电子,使之处于高激发状态,同时外层的电子跃迁到缺少电子的内层轨道。在此过程中会伴随着以电磁波形式释放的能量。这种释放能量的电磁波能量大,波长小,肉眼不可见,称之为X射线。

X射线的产生:特征谱线(光电效应)

 

各种不同的元素都有本身的特征X射线荧光波长,这是用X射线荧光原理的X射线荧光光谱分析进行定性分析的依据。而元素受激发射出来的特征X射线荧光的强度则取决于该元素的含量,这是定量分析的依据。

下面是重庆市地质遗迹保护与研究实验室最新采购的一台科学仪器:德国布鲁克 S8 Tiger X射线荧光光谱仪(XRF):

一、仪器概况

德国布鲁克 S8 Tiger X射线荧光光谱仪(XRF)分析元素范围为元素周期表O8—U92之间的元素,含量范围为亚ppm-100%(1千克物质中有1毫克的某物质,该物质含量即为1ppm,亚ppm为1/10个ppm)。

该仪器定性分析能够高分辨显示样品谱图,具有自动背景扣除与平滑功能,自动寻峰以及元素识别。其定量分析软件可根据分析曲线对野外定名的各类样品进行自动定量分析。在没有标准曲线的情况下,无标样定量分析软件可对完全未知的各类样品进行自动定量分析。

仪器的质量及安全标准为DIN EN ISO9001: 2000质量认证、CE机械安全认证和BfS09/07V RöV射线防护认证。


德国布鲁克S8 Tiger X射线荧光光谱仪

 

二、工作原理

 


德国布鲁克S8 TIGER  X射线光路图


X射线荧光光谱仪(XRF)的组成

X射线荧光光谱仪(XRF)的主要组成部分是一次X射线源和样品室、分光晶体和平行光管、检测器和记录显示仪器。X射线源射入样品激发出X射线荧光,回转的分光晶体将不同元素的X射线按波长分开,检测器记录不同波长X射线的反射角,记录显示仪表记录下来的曲线就是荧光光谱图,其横坐标是波长,纵坐标是光强。分析光谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。

 

三、地质行业应用

X射线荧光光谱仪(XRF)适用于金属材料、非金属材料、块状样品、玻璃熔片样品、粉末压片样品、不规则样品等定性、定量及无标样定量分析,广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域。

在地质行业主要有以下应用:

1、基础地质调查(主要为辅助岩石矿物鉴定)。

2、土地质量地质调查(主要为针对土壤化学成分鉴定,判定土壤类型,分析土壤质量)。

3、地质矿产调查、评价和成因分析(主要为辅助岩石矿石鉴定、评价金属矿石品位,判断矿体成因)。

4、地质灾害评估(主要为测试危岩、基岩等化石成分,进行地质灾害危险性评估)。

5、环境污染调查(主要为测试土壤、水系沉积物、空气沉降物等重金属元素含量,确定环境污染程度)。

6、古生物化石研究(主要为测试古生物化石、围岩等的化学成分,推断生物死亡原因、化石形成机理、生物生存时期的古气候、古地理、古地貌和古生态情况等)。

 

四、样品类型

本仪器只能进行固体样品的化学元素测试。

1、固体、块状样品

 

 

金属块                                            

岩石块

 

2、粉末状样品

 

 

土壤粉末                                                

岩石粉末

 

五、测试结果


岩石样品主量、微量元素含量


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