手持式荧光光谱仪如何工作?

当你在生意场上准备买一台手持式荧光光谱仪的时候,有些细节需要考虑,可能你也有很多问题要问。XRF是什么?XRF能做什么,能分析哪些元素,准确性怎样,分析的速度快吗?如果你或者你的同事正在问这些问题,你可以从下面的段落中找到答案。

手持式荧光光谱仪如何工作:一步一步指导

XRF是X射线荧光光谱仪的缩写,它是这样一个过程,电子从原子轨道的位置移动,释放大量的能量,这是一个特定的元素特征。释放的能量被XRF探测器捕捉到,仪器一一按元素进行能量分类。下面详细分解一下过程:

Detector_and_tube.jpg
  1. 一束带有足够能量的X射线打在样品表面原子壳内层的电子上,这个X射线束是由手持式荧光光谱仪内的X射线管产生的,这个X射线束从手持式荧光光谱仪前底端射出。
  2. X射线束打在样品表面的原子壳上,电子被激发后从原子壳内层轨道发生位移,这种位移的发生是由于从分析仪发出的X-射线束与在适当的轨道保持电子结合能发出的能量差;当X射线束的能量高于电子结合能就会发生位移。在原子中,电子以特定的能量固定在特定的位置,这就决定了它们的轨道。此外,一个原子轨道壳之间的间距是每个元素的原子的独特之处,所以,原子钾(K)与金(Au),或银(Ag)相比具有不同的电子层之间的距离。

 

 

Characteristic_X-ray_production1.jpg
  1. 当电子撞出轨道,他们留下的空位,使原子不稳定。原子必须立即被填充来纠正这个不稳定,这些空位可以由更高的轨道上的电子移动到一个较低的轨道。例如,如果一个电子转移从原子内层(最接近核),从下壳体的一个电子可以向下移动,以填补空缺。这就是荧光。
  2. 离原子核越远的电子,逃逸的能量越高。因此,当电子从较高电子层到靠近原子核的电子层时,要损失一些能量。损失的能量数与两个电子层间的能量差相等,由两个电子层的距离决定。对每个元素来说,两个轨道间的距离是唯一的,如上所述。
  3. 根据能量损失可以识别这个元素,对每种元素而言,在X荧光过程中能量损失数是唯一的。样品中检测到个别荧光能量是特定的,为了确定每个存在元素的数量,个别能量出现的比例可以通过仪器计算出来,或用其它软件。

整个荧光过程发生在一瞬间。利用这个过程,使用手持式XRF荧光光谱仪可在几秒钟完成。测量实际所需的时间取决于样品的性质和含量水平。高比例的需要几秒,而百万级水平的可能要花费几分钟。

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