近年來(lái),X射線熒光光譜分析技術(shù)的進(jìn)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(jìn)步均有效的擴(kuò)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(shù)發(fā)展歷史上的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),因?yàn)镠HXRF的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了從固定的臺(tái)式光譜儀到移動(dòng)化便捷設(shè)備的轉(zhuǎn)變。68年后,一種新型的X射線熒光技術(shù)誕生。受益于這種新型X射線熒光技術(shù)的無(wú)疑是制造業(yè)、機(jī)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(mén),對(duì)于這幾個(gè)行業(yè),幾乎所有人都會(huì)非常關(guān)心他們產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。此外,一些先前因?yàn)槌杀靖甙憾鴱奈纯紤]過(guò)使用X射線光譜分析技術(shù)的領(lǐng)域也能受益于此并開(kāi)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(duì)X射線熒光光譜儀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。
X熒光光譜儀由以下幾個(gè)組成部分
1、X射線管;2、X射線探測(cè)器;3、多通道分析器;4、計(jì)算機(jī)。
如上所述,X射線管也即是產(chǎn)生用于激發(fā)檢測(cè)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(jiǎn)便、體積較小,成本較低;但是,這種放射源不能被關(guān)閉,并且會(huì)對(duì)環(huán)境、使用者等造成一定的危害,因此,對(duì)于這種類型的X射線源的使用需要進(jìn)行注冊(cè)登記,同時(shí)對(duì)其運(yùn)輸和處理都具有一定的限制,此外,人們還需要對(duì)這種放射源進(jìn)行定期測(cè)試。另一方面,因?yàn)楦邏篨射線源不含有放射性污染,并且能夠被“關(guān)閉”,因此對(duì)于這類X射線源的使用則沒(méi)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(gè)電極:一個(gè)是用于發(fā)射電子的燈絲,作為陰極;另一個(gè)是用于接受電子轟擊的靶材,作為陽(yáng)極。兩級(jí)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(yáng)極之間施加高電壓以加速電子在燈絲與陽(yáng)極之間的移動(dòng)。加速電子與陽(yáng)極之間的相互作用即可以引起X射線的產(chǎn)生。陽(yáng)極材料中的元素類型決定了發(fā)射出來(lái)X射線的能量大小。X射線探測(cè)器X射線探測(cè)器主要是用于測(cè)量目標(biāo)樣品發(fā)出的X射線熒光,目前市場(chǎng)上已經(jīng)有多種不同類型的X射線熒光分析探測(cè)器可用。

X熒光光譜儀探測(cè)器
探測(cè)器
能量色散X射線熒光光譜分析技術(shù)通常使用的為固態(tài)探測(cè)器,例如SI-PIN探測(cè)器或者硅漂移探測(cè)器(SSD)等。每種類型的探測(cè)器在不同的應(yīng)用方面都具有不同的優(yōu)劣勢(shì),因此并不存在好與差之分,只需根據(jù)具體需求進(jìn)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(cè)器兩個(gè)重要的性能參數(shù)。一般情況下,分辨率越高意味著探測(cè)器可以檢測(cè)更多能量水平之間的差異;靈敏度越高意味著探測(cè)器能夠檢測(cè)到更多的輻射量子。

X熒光光譜儀
計(jì)算機(jī)
處理計(jì)算機(jī)主要起到管理用戶界面和通訊的作用,此外還具有存儲(chǔ)、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(dòng)的手持式設(shè)備,在某種程度是因?yàn)橛?jì)算機(jī)功能能夠駐留在較小的嵌入式應(yīng)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(yīng)產(chǎn)生X射線的新型XRF技術(shù)摩擦發(fā)光是一種通過(guò)機(jī)械作用(如拉動(dòng)、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(dāng)敲碎蔗糖晶體時(shí)或者剝離膠帶時(shí)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(shí)期就被人們所發(fā)現(xiàn)。
20世紀(jì)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(jī)械作用能夠產(chǎn)生光;2008年,一批來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的物理學(xué)家受到美國(guó)國(guó)防部研究計(jì)劃局資助,對(duì)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)大和研究,并證明了他們能夠以一種有效且可重復(fù)的方式通過(guò)摩擦發(fā)光現(xiàn)象產(chǎn)生X射線。研究結(jié)果表明,利用摩擦發(fā)光產(chǎn)生X射線對(duì)于降低X射線產(chǎn)生的復(fù)雜性和成本具有非常深遠(yuǎn)的影響。人們能夠通過(guò)機(jī)械性的將材料擠壓到一起再將其拆分以達(dá)到摩擦起電效應(yīng),進(jìn)而在目標(biāo)陽(yáng)極釋放掉足夠多的電子以產(chǎn)生必要數(shù)量的X射線進(jìn)行X射線熒光分析操作。簡(jiǎn)言之就是利用一套機(jī)械性體系取代高壓電源來(lái)產(chǎn)生X射線。這項(xiàng)創(chuàng)新能夠降低整個(gè)X射線熒光光譜儀的成本達(dá)50%左右,并且有助于提升手持式X熒光光譜儀的使用范圍。??