探索未知，揭示元素的真相

“这个世界是如何构成的”是从古至今科学家都在研究的课题，也是人类一直好奇并致力于破解的物质世界奥秘。150年前，门捷列夫发现元素周期表，成为打开物质世界奥秘之门的一把金钥匙，元素周期表揭示了元素的相对原子质量、原子半径、电子亲和能、电负性等信息，可以帮助我们理解和分析元素物理性质和化学性质。元素化学把元素看成构成自然界中一切实在物体的最简单组成部分，那么我们如何知道常见材料里边有什么元素呢？

图1 元素周期表

在现代科技的飞速发展中，有一项重要的分析技术-X射线荧光光谱仪(X-Ray Fluorescence Spectrometer，简称：XRF光谱仪),以其高效准确的分析能力逐渐成为各行业研究的必备工具。XRF光谱仪利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光（次级X射线）而进行物质元素定性、定量分析及其相关信息的研究和表征。

X射线荧光分析优势

● 样品制备简单。

● 非破坏性分析。

● 定性分析方便。

● 除了常规的成分分析外，也能进行膜厚分析。

不论是液体、固体还是粉末样品，XRF都可以对样品进行元素分析。现今的XRF仪器都配有用以激发样品中原子的X射线光管和接收X射线荧光的探测器。光管中有水冷的4000W大功率光管，也有用于移动设备上如拇指般大小的4W微型光管。在X射线光子接收端，仪器可分为两种不同类型：波长色散型X射线荧光光谱仪（Wavelength dispersive X-ray Fluorescence spectrometry，简称WDXRF）和能量散射型X射线荧光光谱仪（Energy Dispersive X-ray Fluorescence spectrometry，简称EDXRF）。光子的能量E和它的波长λ可根据公式 E = (c ∙ h)/λ相互转换，其中c为光速、h为普朗克常量，但E或λ对光子进行分辨的方式是完全不同的。WDXRF将X射线视为波，并使用一些规则的结构（光栅或晶体）来产生干涉图样，从而实现非常高的光谱分辨率。EDXRF 通过高压产生电子流打入到X光管中靶材产生初级X光，初级X光经过过滤和聚集摄入到被测样品产生次级X射线，也就是通常所说的X荧光，X荧光被探测器探测到后，经过放大，计算机计算得出所需要的结果。

图2 X射线荧光分析仪器的工作原理

WDXRF与EDXRF的区别

WDXRF与EDXRF间最大区别在于搭载的X光管的功率不同，从而致使仪器的安装环境、设置、分析元素范围、谱峰的重叠、定量值的精度与检测下限各有不同。

波长色散型X射线荧光光谱仪

1948年，世界第一台WDXRF研制成功，经历了70多年的发展，X射线荧光光谱仪已成为大多数实验室及工业部门必备的分析仪器设备。日本理学波长色散X射线荧光光谱仪Supermini 200是一款高功率台式波长色散型X射线荧光光谱仪，可用于对几乎任何材料中的氧（O）到铀（U）进行元素分析，具有独特的低成本 （COO）、高分辨率和低检测限 （LLD），其中P10气体是检测器的唯一耗材。Supermini 200 不需要冷却水源、管道或外部冷却器，从而减少了系统维护，降低了系统总体、以及耗材和维护的成本预算。另外，Supermini200光谱仪配备了一个三位置晶体变换器，其中LiF(200)和PET作为标准晶体安装。RX25或Ge可以选择添加，RX25对氧到镁可提供超高分辨率。

图3   理学Supermini 200 WDXRF

能量色散型X射线荧光光谱仪

EDXRF的工作原理是，当样品受到高能量X射线照射时，样品中的原子会吸收部分能量，然后以荧光的形式重新释放出来。这些荧光X射线具有特定的能量，与原子核的电子结构有关。通过测量荧光X射线的能谱，可以确定样品中的元素种类和含量。日本理学高性能台式能量色散X射线荧光光谱仪NEX DE 最大激发电压为60kV，可高灵敏度测量荧光X射线；具有6种类型的X射线过滤器，对有害元素、贵金属等元素有较高的分析性能；此外，还拥有小直径准直器可进行相机对点的分析，适用于少量样品的分析和异物解析。

图4 理学NEX DE WDXRF

X射线荧光光谱仪应用

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