近年來,X射線熒光光譜分析技術的進步主要體現(xiàn)在儀器成本的降低和體積尺寸的減小,這些進步均有效的擴大了XRF的使用范圍。
首例商業(yè)化手持式X熒光光譜儀(HHXRF)大約誕生于20年前,這是該技術發(fā)展歷史上的一個重要轉(zhuǎn)折點,因為HHXRF的出現(xiàn)實現(xiàn)了從固定的臺式光譜儀到移動化便捷設備的轉(zhuǎn)變。68年后,一種新型的X射線熒光技術誕生。受益于這種新型X射線熒光技術的無疑是制造業(yè)、機械加工、金屬加工、廢品回收以及鋼鐵回收等行業(yè)中的質(zhì)量管理部門,對于這幾個行業(yè),幾乎所有人都會非常關心他們產(chǎn)品的質(zhì)量問題。此外,一些先前因為成本高昂而從未考慮過使用X射線光譜分析技術的領域也能受益于此并開始使用XRF,包括航天航空、汽車和醫(yī)療儀器等行業(yè)。下面光譜儀廠家小編對X射線熒光光譜儀進行了簡單的闡述。
X熒光光譜儀由以下幾個組成部分
1、X射線管;2、X射線探測器;3、多通道分析器;4、計算機。
如上所述,X射線管也即是產(chǎn)生用于激發(fā)檢測樣品的X射線的地方。X射線管具有兩種不同類型的X射線源:放射型和高壓型。放射型X射線源通常較為簡便、體積較小,成本較低;但是,這種放射源不能被關閉,并且會對環(huán)境、使用者等造成一定的危害,因此,對于這種類型的X射線源的使用需要進行注冊登記,同時對其運輸和處理都具有一定的限制,此外,人們還需要對這種放射源進行定期測試。另一方面,因為高壓X射線源不含有放射性污染,并且能夠被“關閉”,因此對于這類X射線源的使用則沒有那么多的限制。但是,高壓X射線源需要用到高壓電源以產(chǎn)生并釋放出所需的X射線。??
手持式X熒光光譜儀組成示意圖
X射線管????
X 射線管是工作在高電壓下的真空二極管,其包含有兩個電極:一個是用于發(fā)射電子的燈絲,作為陰極;另一個是用于接受電子轟擊的靶材,作為陽極。兩級均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)。施加到該燈絲上的電流使其加熱至1000攝氏度,因此它能發(fā)射出電子。一旦燈絲發(fā)射出電子,在燈絲和陽極之間施加高電壓以加速電子在燈絲與陽極之間的移動。加速電子與陽極之間的相互作用即可以引起X射線的產(chǎn)生。陽極材料中的元素類型決定了發(fā)射出來X射線的能量大小。X射線探測器X射線探測器主要是用于測量目標樣品發(fā)出的X射線熒光,目前市場上已經(jīng)有多種不同類型的X射線熒光分析探測器可用。
X熒光光譜儀探測器
探測器
能量色散X射線熒光光譜分析技術通常使用的為固態(tài)探測器,例如SI-PIN探測器或者硅漂移探測器(SSD)等。每種類型的探測器在不同的應用方面都具有不同的優(yōu)劣勢,因此并不存在好與差之分,只需根據(jù)具體需求進行選擇即可。
分辨率和靈敏度
分辨率和靈敏度是X射線探測器兩個重要的性能參數(shù)。一般情況下,分辨率越高意味著探測器可以檢測更多能量水平之間的差異;靈敏度越高意味著探測器能夠檢測到更多的輻射量子。
X熒光光譜儀
計算機
處理計算機主要起到管理用戶界面和通訊的作用,此外還具有存儲、檢索和顯示數(shù)據(jù)等功能。X射線熒光光譜儀能夠發(fā)展為移動的手持式設備,在某種程度是因為計算機功能能夠駐留在較小的嵌入式應用處理器上,處理器變小使得整體體積也因此變小。由摩擦效應產(chǎn)生X射線的新型XRF技術摩擦發(fā)光是一種通過機械作用(如拉動、撕裂、刮擦、壓碎或者不同材料間的摩擦等)而產(chǎn)生光的現(xiàn)象。例如:當敲碎蔗糖晶體時或者剝離膠帶時就能觀察到這種現(xiàn)象;這種現(xiàn)象從很久之前的古文明時期就被人們所發(fā)現(xiàn)。
20世紀80年代,人們發(fā)現(xiàn)在X射線能量范圍內(nèi),真空管內(nèi)的機械作用能夠產(chǎn)生光;2008年,一批來自美國加州大學洛杉磯分校的物理學家受到美國國防部研究計劃局資助,對這一發(fā)現(xiàn)進行了進一步的擴大和研究,并證明了他們能夠以一種有效且可重復的方式通過摩擦發(fā)光現(xiàn)象產(chǎn)生X射線。研究結果表明,利用摩擦發(fā)光產(chǎn)生X射線對于降低X射線產(chǎn)生的復雜性和成本具有非常深遠的影響。人們能夠通過機械性的將材料擠壓到一起再將其拆分以達到摩擦起電效應,進而在目標陽極釋放掉足夠多的電子以產(chǎn)生必要數(shù)量的X射線進行X射線熒光分析操作。簡言之就是利用一套機械性體系取代高壓電源來產(chǎn)生X射線。這項創(chuàng)新能夠降低整個X射線熒光光譜儀的成本達50%左右,并且有助于提升手持式X熒光光譜儀的使用范圍。??