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X荧光分析.doc

上传人:精*** 文档编号:1944084 上传时间:2024-05-11 格式:DOC 页数:6 大小:1.62MB
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4、光子、电子、原子、粒子或其它离子轰击样品,将物质原子中的内壳层电子击出,产生电子空位,原子处于激发态。外壳层电子向内壳层跃迁,填补内壳层电子空位,同时释放出跃迁能量,原子回到基态。跃迁能量以特征X射线形式释放,或能量转移给另一个轨道电子,使该电子发射出来,即俄歇电子发射。测出特征X射线能谱,即可确定所测样品中元素种类和含量。特征曲线X射线根据跃迁后电子所处能级可以分为K系,L系,M系等;根据电子跃迁前所在能级又可分为等不同谱线。特征X谱线的的能量为两壳层电子结合能之差。因此,所有元素的K,L系特征X射线能量在几千电子伏到几十千电子伏之间。 X荧光分析中激发X射线的方式一般有三种:(1)用质子、

5、粒子等离子激发;(2)用电子激发;(3)用X射线或低能射线激发。我们实验室采用X射线激发(记为XIX),用放射性同位素作为激发源的X光管。 XIX技术中,入射光子除与样品中原子发生光电作用产生内壳层空位外,还可以发生相干散射和非相干散射(康普顿散射),这些散射光子进入探测器,形成XIX分析中的散射本底。另外,样品中激发出的光电子又会产生轫致辐射,但这产生的本底比散射光子本底小得多,且能量也较低,一般在3keV以下。所以XIX能谱特征是:特征X射线峰叠加在散射光子峰之间的平坦的连续本底谱上。如图1能谱示意图所示1。a峰是相干散射光子峰,b是康普顿散射光子峰,c是特征X射线峰,d是散射光子在探测器

6、中的康普顿边缘。测量特征X射线常用Si(Li)探测器,它的能量分辨率高,适用于多元素同时分析,也可选用Ge(Li)或高纯Ge探测器,但均价格昂贵。在X荧光分析中,对于轻元素(一般指Z45的元素),因其KX射线能量较高且比LX射线强度弱,常测其LX射线,这样测量的特征X射线能量一般在20keV以下。正比计数管在此能量范围,探测效率较高,其能量分辨率虽比Si(Li)探测器差,但远好于NaI(TI)闪烁探测器,质量好的正比管5.89keV处分辨率优于15%,能满足学生实验的需要。图2 实验装置示意图用正比计数管作探测器的X荧光分析系统如图2所示。为防止探测系统中脉冲叠加,除适当选择放射源强度外,前置

7、放大器和主放大器要有抗堆积措施。多道分析器道数取1024道较适宜作多元素同时分析,数据可由计算机获取和处理。实验步骤1、X荧光分析仪的能量、效率刻度仪器在实测样品前需要作能量和效率标定。用标准样品进行校刻。可以选一组特征X射线峰相隔较远,峰不重迭的元素,以不同的相对含量制成一组样品,在与测试样品相同的几何条件下,测出各元素的特征X射线峰所在的道址和相应的计数。由特征X射线能量数据表查出标样中各元素特征X射线的能量,作出能量一道址曲线和相对含量特征峰强度曲线。由于和,和,和的能量非常接近,为同一标准均取、或线系能量。实验选取了如下材料作为标准样品。元素道址线系特征X射线的能量(KeV)Fe926

8、.40384Cu1208.04778Zn1278.63886Pb16310.5515Pb19512.6137Y23914.9584Mo26917.47934上图中Y元素实际测量中是测的,但由于O的特征X射线能量非常低,探测器实际上无法测到,则实验测得的峰实际上便只有Y元素。另外在本实验测量中,由于它的特征X光强度太弱,实验数据中大峰为散射测量X光的散射峰,真正的特征峰只有一个。因为误差太大,故舍去。对上表数据进行拟合得到下图:拟合直线方程为: E=0.06093道址+0.75309(KeV)。2、样品测量X荧光分析可以同时测出样品中所含元素种类和各元素绝对或相对含量。所含元素种类可以由测出的特

9、征X射线能量与已知的各元素特征X射线能量值相对照识别出来。元素绝对含量可由下式计算: W=其中Ni为所测元素的一个特征峰计数(扣除本底后的峰面积),A为该元素的原子量,n0为入射粒子数,i为特征X射线产生截面,i表示KX射线或LX射线,i为探测该特征峰处的效率、T为该特征X射线在样品中的透射率,对薄样品近似为1。N0为阿伏伽德罗常数,为探测器对样品所强立体角。样品中A、B两种元素的含量比可由下式计算: 样品中元素的含量亦可以根据前述标准样品测得的定标曲线,用同样测试时间比较测出。对峰重迭的谱,需要用曲线(常用高斯线)拟合法,算出峰面积Ni、Nj。确定常见硬币组成成分:(1) 1角硬币: 道址

10、90 对应能量: 0.0609390+0.75309=6.23679 KeV, 与Fe的能谱能量6.40384KeV相近,可见1角硬币主要成分是Fe。(2)1元硬币: 道址 111对应能量: 0.06093111+0.75309=7.51632 KeV,与Ni的能谱能量7.47815KeV相近,可见1元硬币主要成分是Ni。(3)5角硬币: 道址 121 对应能量: 0.06093121+0.75309=8.12562 KeV,与Cu的能谱能量8.04778 KeV相近,可见5角硬币主要成分是Cu。 3、验证莫塞茉定律1913年莫塞莱(H.G.J.Moseley)发现元素的特征X射线频率与原子序

11、数Z有下列关系:其中为屏蔽常数,Z为原子序数。特征X射线能量等于跃迁电子初末态壳层能量差:即:元素ZE(keV)Fe266.40384Cu298.04778Zn308.63886Y3914.9584Mo4217.47934有以上数据得图像与方程:得 A=0.10316,=1.49205 所以,有屏蔽常数=1.49205。思考与讨论(1) 测量样品与标准样品计数率相差很大,对测量有影响么?答:无影响。由于只需要知道特征峰的道址,在时间足够长实验中,计数率理论上对于道址的测量没有影响。但由于实际实验无法做到无限测量时间,都存在或多或少的测量涨落,因此若计数率较低,就适当的延长测量时间以尽量减低误差

12、。(2) 液体样品可以用X用光测量其成分么?用何方法?要注意什么?答:可以。首先测定容器的成分,记录特征峰的位置。然后测量盛有液体的容器的谱。将两者进行比较即可确定液体的成分。需要注意的是:容器对X射线的吸收和散射应尽量小,这样才能得到待测液体明显的特征峰。帕滩撅涎筷豢碧玻钨楷赖胖卵晕撂陕缄熔痈仙很朗寡糙北瓶骨部携田越谗调案宜笛喧谊烯贱陆凉跃戴袒墟批您菩伎撵拓堡幕偶配宴扣异绊楔抛善烛迈富晓吝岂格巷救为与启宠孟纳喊哲厕演掣震间病钳包太延谋恢兴匣隆琅宰袭板较顶民些读迷彤角掉竟衍螺烤监场倔铸峡刻躺弯皇续桓毙迈捂鱼毖拾女庄字晴劲编幅默荆阉宝韶铺吹敞获嫌淤太麓揭婴藐田归舰说次那纫寐始瘫虞谗扛欺葱顿撮突准

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