XRF能量色散熒光光譜儀的基體和干擾效應(yīng)

XRF能量色散X射線熒光光譜儀的基體和干擾效應(yīng)

a) 激發(fā)輻射的散射過程將影響樣品中元素的特征輻射強(qiáng)度，這是由于散射過程將影響光譜的背

景。此外，還存在兩個(gè)主要的效應(yīng)：

b) 樣品中激發(fā)輻射被吸收和由此產(chǎn)生的或由其它元素（基體）發(fā)射的熒光輻射。

c) 樣品中其它元素的次級(jí)激發(fā)（增強(qiáng)）。

— 塑料材料：在塑料樣品中基體將影響分析物的特征X射線強(qiáng)度，主要來自：

— 初級(jí)輻射的散射（主要是不連續(xù)的），它對(duì)背景光譜有很大的貢獻(xiàn)

— 熒光輻射中的吸收，這主要是由PVC中的Cl，添加劑元素如Ca, Ti, Zn, Sn等，及來源于

阻燃劑中的Br 和Sb

— 由Sb, Sn, 和 Br等元素引起的次級(jí)激發(fā)

— 金屬：在金屬樣品中由初級(jí)激發(fā)引起的散射并不起重要的作用，基體效應(yīng)主要是由吸收和次

級(jí)激發(fā)引起，對(duì)于不同的金屬基體這些效應(yīng)也并不盡相同，下面列出了不同基體中的一些

典型的元素：

— Fe 合金: Fe, Cr, Ni, Nb, Mo, W, …

— Al合金: Al, Mg, Si, Cu, Zn, …

— Cu合金: Cu, Zn, Sn, Pb, Mn, Ni, Co, …

— 焊料合金: Pb, Cu, Zn, Sn, Sb, Bi, Ag, ...

— Zn合金: Zn, Al, …

— 貴金屬合金: Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Cu, Zn, …

— 電子元器件和印刷電路板：原則上包括聚合物和金屬中發(fā)生的所有效應(yīng)。

d) 另外，樣品中測(cè)試元素的特征譜線的強(qiáng)度會(huì)受到其它元素的干擾，典型的干擾如下：

— 鎘：可能的干擾來自溴，鉛，錫，銻

— 鉛：可能的干擾來自溴

— 汞：可能的干擾來自溴，鉛，以及樣品中高濃度的鈣和鐵

— 鉻：可能的干擾來自氯

— 溴：可能的干擾來自鐵及鉛

e) 基體效應(yīng)對(duì)檢出限（LOD）的影響

樣品的均勻性

XRF 分析點(diǎn)體現(xiàn)出來的均勻性取決于材料受儀器激發(fā)的體積內(nèi)樣品的物理均勻性。當(dāng)測(cè)試樣品

均勻性時(shí)以下三條可以應(yīng)用。

a) 大表面樣品（適用所有樣品）： — 為了 XRF 分析進(jìn)行測(cè)試樣品均勻性評(píng)估是顯而必要而且很有用的。例如，任何在顏色。

形狀和外表都比較均勻的物體就沒有必要在測(cè)試前要進(jìn)行機(jī)械制樣。典型的測(cè)試可用大而

長(zhǎng)的塑料物如 CRT 監(jiān)控盒、塑料殼、厚帶、金屬合金等。任何有關(guān)測(cè)試物的附加信息都可

以建立它的均勻性，例如，許多塑料和金屬表面都有涂層。有的塑料表面被金屬化，測(cè)試

樣品被包在里面，這種情況下需要將樣品作一定程度的拆解，用無涂層或未金屬化的塑料

來測(cè)試。金屬表面可能鍍了別的金屬，如鍍鋅鋼、鍍鎘鋼、鍍鉻鋼和鍍鉻鋁。這些鍍上去

的金屬相對(duì)來說會(huì)有較高讀數(shù)，可能鉻會(huì)低一點(diǎn)，因?yàn)橥ǔｅ冦t層非常薄。如果要分析基

材，那么所有的涂層都應(yīng)該去掉。

b) 小表面樣品：

— 小的電子部件也可以認(rèn)為是均勻的，只要分析物能被儀器激發(fā)，而且分析的只是被選中的

部位，樣品也會(huì)顯示出均勻性，如塑料封裝、單獨(dú)的焊錫或聚合物/環(huán)氧樹脂的單獨(dú)區(qū)域。

當(dāng)分析基材時(shí)，要特別小心避免金屬鍍層、聚合物涂層或油漆的干擾，如果有涂層應(yīng)把涂

層用物理的方法移走。

c) 涂層和薄樣品：

— 太小或太薄的樣品容易造成質(zhì)量或厚度的損失而導(dǎo)致結(jié)果不可用。測(cè)試這樣的小質(zhì)量樣品

（如小螺釘）時(shí)要把樣品放在樣品杯里，同樣，測(cè)試薄樣品時(shí)應(yīng)該把樣品重疊堆放直到其厚度

達(dá)到測(cè)試所需的最小厚度，然后按常規(guī)測(cè)試。一般的規(guī)則是所有樣品應(yīng)該覆蓋光譜的測(cè)試

窗口，聚合物和輕金屬如 Al、Mg 或 Ti 最小厚度要 5mm，液體厚度最小 15mm，其它合金最小

1mm。細(xì)電線和帶狀電纜的絕緣不能當(dāng)作均勻的，要先把金屬導(dǎo)體抽走再測(cè)量。另一方面，所

有直徑大于 5mm 的帶銅線芯的電源線都可以認(rèn)為是均勻的。金屬可以分離后再測(cè)量。如果操作

人員知道材料的結(jié)構(gòu)和光度計(jì)可以校準(zhǔn)用于分析如此復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)，那么一些金屬涂層也可

以被分析。例如，涂層已經(jīng)知道是 SnAgCu（全部鍍金）銅（全部鍍金）。錫合金可以用于分析，

只要儀器能夠?qū)@一類的樣品進(jìn)行校正。通常可以接受多數(shù)的 XRF 靈敏度高設(shè)備是不能檢測(cè)的

到轉(zhuǎn)化涂層中 Cr 的，除非涂層至少有幾百個(gè) nm 的厚度。由于不同儀器對(duì)不同樣品要求尺寸的

變化，建議光度計(jì)的操作者向儀器手冊(cè)或者廠家請(qǐng)教樣品最小尺寸/質(zhì)量/厚度條件的要求

總結(jié)：檢測(cè)目標(biāo)可以被認(rèn)為是一致的并且可以進(jìn)行非破壞性分析，如果出現(xiàn)以下情況：

· 樣品沒有著色或者鍍金并且用眼睛看顏色是相同的和貫通一致的。

· 從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)來看樣品并沒有另外看出是不一致的

· 薄涂層的頂層從只有一個(gè)基體中分離出來，可以用來分析，并且這個(gè)設(shè)備是用了校準(zhǔn)已知基體的

當(dāng)用到任何 XRF 設(shè)備時(shí)候，如果目標(biāo)的設(shè)計(jì)允許的話，建議對(duì)樣品的測(cè)試要多于一個(gè)部位。任

何統(tǒng)計(jì)學(xué)上儀器間重要的差別都可能意味著存在著不均勻。如果如何一次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明

測(cè)試材料的不均勻的話，建議用破壞性的分析方法。