X射线荧光分析技术及应用

一、分类：
按分光方法分类：平行法（平面晶体分光）
　　　　　　　　聚焦法（弯曲晶体分光）
按通道数量分类：单道扫描型
　　　　　　　　多道同时型（可以带扫描道，但选择性差）
二、构成：
　 1、X射线发生器：①X射线管
②高压发生器
③冷却系统
④保护系统

2、分光系统：
①分光晶体（单道仪器有测角仪）
②狭缝（入射、出射）
③试样室
④真空系统
⑤温控系统
3、电学测量系统：
①探测器（计数管）
②放大器
③波高分析器
④计数管高压
4、控制及数据处理单元：
①微处理器
②计算机
③打印机
三、主要部件说明：
　　1.X射线管：
　 　①　X光管是美国Ｖａｒｉａｎ公司和岛津公司联合研制的，岛津使用的是3KW的OEG-75H、OEG-76H及4KW的OEG-83J，X光管价值很高，是仪器的核心部件，对其冷却水的温度、压力、电导率都有严格的要求，其最佳冷却水温为22～24℃一般不能超过30℃。超过35℃使用寿命会大大降低。
　 　②　X射线管的窗口只有75μm的铍（为了提高透射率），易碎、有剧毒，所以要特别小心。正常应该是Be窗有些内凹，若是平面则可能是内真空已经坏。
③　电压、电流的选择：为了获得较高的强度，同时尽量避免其他谱线的干扰，一般工作电压取值为激发电压的3～5倍。一般在管功率要求下，首先选择最佳电压，然后尽可能选择最大电流。升电压及电流一定按要求一档一档的升　。

④　管电压～管电流使用
        

1        


X射线管：4KW        40KV～95ma        一般情况下使用
2                50 KV～75ma        测定重元素26Fe～92U时效果好
3                30 KV～130ma        测定超轻元素4B～8O时效果好
4        



X射线管：3KW        40 KV～75ma        一般情况下使用
5                50 KV～55ma        测定重元素26Fe～92U时效果好
6                30 KV～95ma        测定超轻元素4B～8O时效果好

⑤　灯丝电流轰击靶面，只有少部分转化为辐射能，而绝大部分转化为热能，所以必须冷却。灯丝供电为12V、10A。灯丝电阻为0.2 Ω左右。
⑥ 由于阴极与阳极之间的电压高达数万伏，所以要求冷却水必须很纯、导率很小。
⑦　Ｘ射线管老化后出现问题：功率达不到要求，ｍＡ加不到预定值，且毫安表的指针摆动；会出现轻元素（ｃ、ｐ、ｓ、Ｓｉ、Ｍｇ）计数下降，重元素（Cu，BG）上升。可以用纯铜在电压固定的情况下改变电流，测量其强度，二者相关性应该是线性。射线管灯丝对地的电阻应该是无穷大，不过有的时候可能在50的时候也可以用，但是要长时间老化。靶对地（外壳）、灯丝对地（外壳）、灯丝对靶应该是1000MΩ或者∞（使用）MΩ级高阻表或者500V摇表。
⑧　X光管在20KV、10mA的时候是最不稳定的，因可控硅调整在低点的时候比较困难，所以有时指针会摆动。属正常情况。
2.分光晶体：
①定义：具有把Ｘ射线荧光按波长顺序分开成光谱作用的晶体。
②晶体应该具备的条件：
衍射强度大
应该适用于所测量的分析线
分辨率高
峰背比高
不产生附加发射和异常反射
热膨胀系数小、温度效应低。
经受Ｘ射线长期照射，稳定性好。
机械强度良好
容易加工
③常用晶体：LiF PET （Si Al） Ge (P) NaCl TAP(Mg Na F)
　　　　　　其中TAP　PET　NaCl 晶体容易损坏；特别是NaCl容易潮解。TAP　PET　的使用寿命一般为5—6年，因为太硬，容易出现裂纹，一般不影响使用，但翘起来的时候就不能用了。
④晶体分光原理：晶体按布喇格公式使平行光束发生色散：ｎλ＝2ｄSinθ;应该尽可能的选择较小的2ｄ值，使得待测的最短波长的衍射角2θ较小。
⑤分辨率：晶体分开或辨别波长几乎相同的两条谱线的能力。
　 ⑥晶体实用2θ角度为10～100
因为晶体和探测器使用机械方法耦合的，因此探测到的位置始终是2θ角。由于机械配置原因,使用分析角度为10～100
▲晶体的清洗：LiF、Ge、Lsa使用二甲苯清洗；PET、TAP使用丙酮清洗（但是二者表面镀有C，为了防止潮解，有些凹凸，使用的时候不要擦掉，洗后就会失去，容易损坏。另外，清洗时应该在容器中来回移动，一般不要擦）

3.探测器（计数管）：
定义：把接收到的Ｘ射线光子能量转换成可以直接观测的电信号，然后通过电子线路测量并记录下来。
分类： 充气型正比计数器
流气型正比计数器（FPC）
Si(Li)漂移探测器（一般用于能量色散谱仪）
闪烁计数器（SC）
充气正比计数器：一般填充Ａｒ、Ｋｒ等惰性气体；注意头部玻璃很容易碎，不能碰；长期使用头部容易吸灰尘影响计数。
        流气正比计数器（适用于C、N、F等轻元素分析）：由探测器体Ａｒ和猝灭气体CH4组成（90％+10％），猝灭气体是为了防止正离子和阴极金属发生碰撞。
        闪烁计数器：由闪烁晶体、光阴极和光电倍增管组成；每入射一个Ｘ光子，便激发出一群可见光子，而这些可见光子又大到光阴极上并发出光电子，继而引起二次电子的放大过程。
        探测器电压：电子和离子的行为很大程度上决定于探测器施加电压，一般2000Ｖ左右，新仪器一般不会加到最大，仪器性能降低的时候才把电压加大。
        2100，2400的计数器芯线一般是一天走5mm,而1800的芯线一般使用2年就要更换。
        探测器性能一般用波高分布曲线的半宽高来衡量，若半宽高增大则说明分辨能力下降，检测器品质变坏。
        计数器老化后峰值向上漂移，主要是芯线老化造成，调整LL、UL值；计数器分辨率降低，峰值变小，半幅宽增大，可能是计数器坏了，此时改变HV已经不起作用，只能更换检测器；计数器高压每提高50V，PHD峰值向下移动约25-30。
4.脉冲高度选择器：
        是有一个反符合电路组成的，可选取一定幅度范围内的脉冲，将分析线脉冲从干扰线、散射线中分辨出来。
        计数管----前置放大器-----主放大器—---PHD（上限Ｄ1、下限Ｄ2）—反符合电路
5.冷却系统：
        外冷却部分：可用好的自来水或专用的冷却装置，作用是冷却内冷却水及高压变压器。
        内冷却部分：高效去离子水，冷却Ｘ射线管。要求指标有---温度、水压、流量、电导。