【线上讲座227期】XRF仪器选型及制样方式的几点经验 火热上线......即日至6月13日

告别XRF小白——

XRF分析检测仪器的选型及制样方式的几点经验之谈

如果没有记错，XRF（包括波长色散WDXRF和能量色散EDXRF）的兴起是近十几年的事情，至少我在大学期间的仪器分析课程中没有相关的授课内容（教材中有简略介绍），无机物的定性、定量分析更多的还是依赖于ICP-OES（电感耦合等离子发射光谱）和AAS（原子吸收光谱），授课内容及上机操作都是这两种仪器。我不是很清楚当前高校内XRF类分析检测仪器的装备水平和相关课程设置是否有所变化，但是从论坛中的求助帖子来看，很多人也是刚刚接触XRF分析检测原理及XRF分析检测仪器。

我不是分析专业出身，XRF也是在工作之后接触的，因此理论方面是弱项。由于工作要求相对特殊，需要我们尽可能快、尽可能多的获取样品的成分、含量信息，所以侧重于样品的定性、半定量分析，XRF能很好的满足我这方面的需要。四台套XRF分析检测仪器（两台波谱，两台能谱）的采购、维护和使用，过万各种类型的样品检测使得我自认为在仪器选型、维护、样品制备方面有些心得。这次应邀开设线上讲座，也是硬着头皮上，希望能给大家提供一些实质性的帮助，对于说的不对的地方，还望大家指出，共同探讨，共同进步。

我之前搜集过不少关于XRF原理及分析检测仪器的介绍资料，虽然很多标题都冠以浅谈、简介的字眼，在我看来还是显得复杂（谁叫我水平低呢）。我认为分析原理及分析检测仪器的构造应该整体作为一个黑箱处理，使用者只要知道这个黑箱能解决什么问题，如何操作黑箱即可。

XRF分析原理：其实就是三句话，XRF射线能激发XRF荧光，每个元素都有特定的谱线（定性），谱线强度可以用于定量分析。

波长色散XRF和能量色散XRF及其区别

WDXRF：波长色散使用较为复杂的光路系统（分光晶体、狭缝、测角仪、准直器等等）来区分不同的谱线，并测试强度。

（从右往左分别是：X光管高压发生器 X光管 样品 初级准直器 分析晶体 次级准直器 正比流量计数器 辅助准直器 闪烁计数器）

这个是接近实物状态构造示意图

EDXRF：基本上，大家可以将EDXRF理解成为一台特殊的数码相机（拍摄不可见光的照片，不同的颜色表征不同的元素，面积表征含量）

光源：X射线 ；

拍摄对象：样品；

滤镜：滤光片；

成像元件：探测器

能量色散XRF的构造示意图（是否和数码相机的构造很相似？）

如果大家对传统胶片相机还有些许印象的话，WDXRF和EDXRF的区别与胶片相机和数码相机的区别有些相似，由于光路系统大幅度简化，EDXRF的效率比WDXRF要高，因此能耗、体积方面比WDXRF占有明显优势。

从检测元素范围而言，WDXRF通常是F-U（理论上Be以上都可以）；EDXRF通常是Na-U；EDXRF轻元素表现较差（因为能量不足），WDXRF重元素较差（因为谱线复杂）。

XRF的杀手锏

无标半定量分析

这个特点非常实用，实际应用中也非常有效，能做到这一点是由于XRF原理所致，这里不解释了，只希望大家明白无标半定量分析归根结底是数学的贡献，如果没有当今计算机强悍的运算能力，XRF也没有那么快的发展。

这个无标半定量分析到底有多靠谱呢？实际上还是要依据样品而定，一般来说同性混合物的无标半定量结果在常量分析范畴5%~95%参考价值很大。我这里提到了自己杜撰的一个概念——同性混合物，举例说明：如各种非金属元素都以氧化物存在，或都以碳酸盐存在，或都以硫化物存在，或者是金属氧化物的混合物，金属粉末、合金，这些样品的无标半定量分析结果都很不错。因此XRF在探矿，金属分类方面有着广阔的应用前景。

无损检测

无损检测也是XRF的一大特色，不过严格来说WDXRF进行的是只能是半无损检测，因为毕竟还需要制样处理，而EDXRF能实现真正意义上的无损检测，制样方面更为简单、随意。

XRF的定量分析

如果只有无标半定量那么让定量分析和标准品情何以堪？通过工作曲线，XRF自然也能承担定量分析的重任，但是此时情况就变得有些复杂了。

基体效应、颗粒效应、矿物效应……看着很头疼吧？

我把问题简化一下，无论是WDXRF还是EDXRF，都是X射线以一个角度照射样品，从另一侧收集信号。大家就假设是一束光线照射到一块杂色且不均匀的玻璃上，从另外一个角度收集反射光（回想一下初中学的光学知识部分）。那么玻璃表面是否平整（漫反射）、同层各种颜色之间的干扰情况，不同层之间（光线有入射深度，也有出射深度）的相互干扰情况等等都会影响反射光的颜色和亮度（能想象出我的意思么？），这就是我所理解的各类效应的总和，于是，为了减少这些因素的影响，最好的方法是什么？——对，混匀！把这块杂色玻璃变成一块通透、均匀的玻璃（将原本是蓝黄两色的玻璃融成一块绿色玻璃）。

由此衍生出两种最常见的制样方法：粉末压片、熔融制片。

好吧，我能说的就是这些了，定量分析不是我的菜。

XRF的维护

总体而言，XRF的机器还是很皮实的，由于光路系统基本上做成一个黑箱了，电路部分相信没有几个人擅长，所以主要的维护工作是在样品室。使用XRF分析检测技术测试的样品多数是因为不便制成溶液上ICP和AAS检测，虽然XRF能做液体样品（如油品），但是绝大多数时候样品都是固体，不少时候是粉末，因此仪器的主要病因是粉尘引起。EDXRF的进样超简单（把样品杯放在检测位置上即可），不用介绍了。WDXRF稍微复杂一些，上几个示意图作为演示。

仗剑少年游老师您好！我有以下问题想请教，我对XRF不是很熟悉，你给我们讲解的时候可以多说点理论方面和仪器使用及维护方面的知识吗？谢谢

理论我不是强项，前文已经用最扼要和自认为最形象的方式做了阐述。无论是XRF原理还是XRF分析检测仪器对于我们而言都是工具，其实问题的关键点在于想要解决什么问题，达到什么样的要求。

回到你的问题：

1.你用什么类型的XRF仪器？

2.你检测什么样的样品？

3.你对检测结果有什么样的要求？

只有明确以上内容，我才能有针对性的答复，我的观点一向是：够用就好。

仗剑少年游老师您好！我有以下问题想请教，XRF建方法时需要注意的事项，以及XRF在地质行业的应用？XRF打雷天气要不要关机？XRF维护保养需要注意什么，多久换一次内循环水？

刚才看了一些仪器内部的照片觉得很赞 希望老师多分享一些实战图片。

尽力逐一回答如下：

1.定量方面我不是很擅长，但是XRF定量的总原则就是制样应尽可能保持一致，如果标准品粉末压片，那么样品就粉碎到相同粒度同等条件压片，如果是融片就采取同样的熔剂和比例，相同条件融片（温度，时间）。只有制样条件尽可能一致才能消除众多效应的影响，工作曲线才有意义。选取的标准品（或者定值的样品）需要尽可能和实测样品接近。

2.我认为XRF在选矿初筛方面用途很大，尤其是使用无标半定量，很多情况下数据已经非常有用了。但是地质行业标准品相对欠缺，基体组成复杂，反而限制了工作曲线的应用。

3.一般来说，XRF需要外接地线作为保护，如果没有太着急的样子，不妨关机，这一点最好问问厂商，你这么问看来所处地域是雷雨高发地区，还是那句话，最好问问厂商，并问问有没有相应的防护措施。

4.视仪器而定，WDXRF主要是粉尘，还有要清楚样品是否在光谱室会融化、会挥发，易潮解等情况，我曾经实测橡胶中是否含氯，结果橡胶受热变形，还碰到直接测试氯化镁，结果吸潮严重。样品尽量烘干，尽量加膜测试，没有坏处。

5.视仪器情况而定，我使用ARL的WDXRF，不定期补充去离子水（可以在机外观察到液面），这个最好问厂商。

仗剑少年游老师：
你好，我想请问的是，我们目前需要测钼元素，老方法说需要用ICP，由于ICP的前处理和操作稍嫌麻烦，我们后来经过讨论，觉得用X荧光测定，是会更好些。
我现在有些问题想向你请教
1.关于X荧光，有大荧光和小荧光之分，这个如何选择？
2.测定钼，有什么注意事项吗？
3.测定此类元素，方法的建立，仪器的维护都需要注意什么？
我们的样品都是液体，主要成分为醇类，醛类，和一些过氧化物。
钼的含量一般大概在0.1-1ppm左右。
诚挚盼望你的回复，谢谢~

仗剑少年游老师您好！我有以下问题想请教:
XRF台式的测试仪，有必要做接触X射线的职业体检吗？需不需要特殊工种的上岗证啊？