一,、 概述

單波長(zhǎng)X射線熒光光譜儀（Monochromatic Excitation X-ray Fluorescence Spectrometer: ME XRF），也可稱(chēng)為單色化激發(fā)X射線熒光光譜儀,，其通過(guò)單色化光學(xué)器件將X射線管出射譜某單一波長(zhǎng)（對(duì)應(yīng)單一能量）衍射取出并照射樣品,，由于消除X射線管出射譜中韌致輻射所產(chǎn)生的背景信號(hào)，從而大幅提升元素信噪比,，是X射線熒光光譜領(lǐng)域一項(xiàng)越來(lái)越被重視的核心技術(shù),。

二,、原理

X射線管產(chǎn)生的初級(jí)X射線照射樣品表面,，樣品中元素外層電子被激發(fā)發(fā)產(chǎn)生能級(jí)躍遷而釋放出元素特征X射線熒光，能量色散型探測(cè)器將不同元素的特征X射線熒光分辨并探測(cè)其強(qiáng)度,，稱(chēng)為能量色散型X射線熒光光譜儀,。樣品中元素特征X射線熒光經(jīng)分光晶體按其波長(zhǎng)不同進(jìn)行分光，并由探測(cè)器探測(cè)強(qiáng)度,，稱(chēng)為波長(zhǎng)色散型X射線熒光光譜儀,。可見(jiàn),，ED XRF與WD XRF主要區(qū)別在于樣品中產(chǎn)生的元素?zé)晒馐墙?jīng)能量探測(cè)器直接探測(cè)還是經(jīng)晶體對(duì)不同波長(zhǎng)分光并探測(cè),。

單波長(zhǎng)X射線熒光光譜儀是在X射線照射樣品前進(jìn)行X射線光的單色化處理，單色化的手段有依靠雙曲面彎晶實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)（X射線管發(fā)光點(diǎn)到樣品點(diǎn)）聚焦衍射,，也有采用多層膜光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)單色化衍射,，也可以采用二次靶技術(shù)實(shí)現(xiàn)靶材被激發(fā)產(chǎn)生的靶材特征熒光射線進(jìn)一步照射樣品。其優(yōu)勢(shì)是單色化激發(fā)極大降低了由于X射線管出射譜韌致輻射照射樣品而產(chǎn)生的連續(xù)散射線背景強(qiáng)度,，獲得較佳的元素特征X射線熒光信號(hào)峰背比,。

嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，單波長(zhǎng)X射線熒光光譜儀進(jìn)一步可分為單波長(zhǎng)激發(fā)-能量色散X射線熒光光譜儀和單波長(zhǎng)激發(fā)-波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀,。

三,、 特點(diǎn)

1)     低背景

單色化激發(fā)技術(shù)有效降低光管出射譜散射線背景干擾，與硅漂移探測(cè)器相配合，將元素分析范圍延伸至O和F,。

2)     微區(qū)分析

雙曲面彎晶技術(shù)實(shí)現(xiàn)X射線點(diǎn)到點(diǎn)聚焦衍射,，實(shí)現(xiàn)更高性能的微區(qū)分析，理論上聚焦點(diǎn)達(dá)到10um級(jí)別,。

3)     元素成像

與顯微鏡組成高精度,、高靈敏度（亞ppm）、高空間分辨率元素成像系統(tǒng),。

4)     儀器小型化

采用小功率X射線管,，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)小型化,。

四,、應(yīng)用

X射線熒光光譜儀以樣品處理簡(jiǎn)單、無(wú)損,、快速等特點(diǎn),，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥,、礦產(chǎn)冶煉,、環(huán)境保護(hù)、石油化工,、考古,、科研等領(lǐng)域。

單波長(zhǎng)X射線熒光光譜儀隨著國(guó)際ISO,、美國(guó)ASTM,、中國(guó)行業(yè)等方法標(biāo)準(zhǔn)的制訂，將XRF元素檢測(cè)范圍延伸至微量甚至痕量,，在石油化工,、環(huán)境保護(hù)、食品安全,、中藥重金屬,、有色冶煉等行業(yè)發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

五,、技術(shù)參數(shù)

1)     元素分析范圍：O-U;

2)     元素檢出限：輕元素 F＜0.1%,，金屬元素Cu＜0.2ppm，重金屬Pb,、Cd＜0.1ppm,；（與樣品基體和分析時(shí)間相關(guān)）

3)     分析時(shí)間：60~600秒；

4)     樣品類(lèi)型：固體,、粉末,、液體；

5)     樣品處理要求：均勻性、顆粒度

六,、發(fā)展歷史

1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了X射線,，直至1948年，弗里德曼和伯克斯研制了第一臺(tái)商品化的波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀（WD XRF）,，而后1969年,，美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室研制出真正意義上的能量色散X射線熒光光譜儀（ED XRF）。

常規(guī)的能量色散X 射線熒光光譜儀采用濾光片降低X射線管散射線背景,，單波長(zhǎng)X射線熒光光譜儀采用雙曲面彎晶,、偏振二次靶、多層膜等技術(shù)消除X射線管散射線背景,。代表廠商有北京安科慧生^[3-4]和美國(guó)XOS公司,。

七、示例

采用單波長(zhǎng)激發(fā)能量色散X射線熒光光譜儀分析水質(zhì)重金屬

微焦斑X射線管與全聚焦型雙曲面彎晶構(gòu)成樣品的激發(fā)源,，具有高亮度,、單色化的特點(diǎn)，高度單色化的入射X射線激發(fā)樣品后,，樣品的出射X射線中幾乎不包含連續(xù)散射背景,，得到樣品中元素?zé)晒?span style="Arial39;,sans-serif">X射線極佳的峰背比。

采用硅晶體制成全聚焦型雙曲面彎晶,，單色化衍射Mo:Kα17.4eV,，有效激發(fā)5KeV~17KeV能量區(qū)間內(nèi)的元素，從樣品中出射的射線除了被激發(fā)樣品中的元素?zé)晒馍渚€和Mo:Kα瑞利散射和康普頓散射外,，幾乎不含其它散射線,，另一優(yōu)勢(shì)是充分利用能量色散探測(cè)器SDD計(jì)數(shù)率,，因此達(dá)到對(duì)目標(biāo)元素極佳的檢出限,。

樣品：水基體中配置Cr、Co,、Ni,、Cu、Zn,、As,、Hg、Pb,、Br,，含量2ppm溶液，元素能量譜圖,。

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