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XRF For Dummies 《XRF傻瓜书》第二季——赤裸裸的XRF

仗剑少年游

2013/08/02
x射线仪器

X射线荧光光谱仪（XRF）

上文书说到XRF主要分为WDXRF和EDXRF两种类型，构造上大同小异，同的部分是光源，异的部分是光路和检测器。
正好手头有相应的资源，给大家揭去XRF的种种伪装，返回本真！

【外面的世界】

（注：若图解中所用“主机”字眼则不分仪器类型）既然使用X射线，警示什么的是必须有的，自然是经典的黄底黑字（黄灯亮起，黑字部分显示X-RAYS ON）。这里有个小插曲，我使用的这台帕纳科的MiniPal 4 （直译品牌是“小伙伴”）警示灯上出现了印刷错误 RAYSON X。
这一侧的错误重复出现。

对于手持式XRF分析仪，通常会在开机启动阶段插播文字警示。
在主机上会显示光管工作电压（通常以kV为单位）和工作电流（通常以mA为单位），设置的工作电压主要会考虑所关注的元素，而工作电流主要会考虑获得合适的强度（检测器的计数）。主机会显示工作状态，如上图的Measuring灯亮表示正在进行检测。由于图示使用的是EDXRF（X射线荧光能谱仪，下同），所以有Open灯的设计，表示当前状态下可以掀开保护盖板而不至于遭到X射线的辐射。

Interlock（联动锁）

无论是何种XRF分析仪器，都有Interlock的设计，就是在误操作或必要情况下，主机会切断X光管的电源或者使X光管无法开启，避免X射线泄露。例如上图中，若使用者未注意到Open灯实际上未亮，而掀起保护盖板（相当于触动了interlock的设计），主机会关闭光管，若需要重启光管，必须转动钥匙。在我所使用的WDXRF（X射线荧光波谱仪，下同）上有一个外置的红色Interlock按钮，按下即切断光管电源。

这个钥匙就是启动X光管的钥匙，如果妥善保管这把钥匙，可以避免非使用者开启仪器。这也是一种安全意识的体现。

手持式XRF分析仪由于携带方便（通常小于3kg），操作简单（一般半个小时以内的培训即可让使用者学会使用）的特点使得它成为一种潜在的威胁。我曾参与手持式XRF分析仪的选型工作，最关心的就是安全，其实也就是仪器中interlock的设计。比较好的设计是多种模式的组合：

1.不抠扳机，X光管不开启（这个都有）；

2.前方无遮挡，X光管不开启；

分为两种模式，一种是力学模式，仪器检测端设计一个按键，若接触样品则触发此按键；一种是光学模式，仪器检测端设计一个摄像头或红外探头，若有遮挡则触发。

3.若检测返回的BLANCE太高，X光管不开启；

这种情况出现标明检测端对准的可能是空气，即检测端前方没有真正的检测目标。

出于安全的考虑，对于手持式XRF分析仪，interlock的设计组合越多越好。

【内里乾坤】（光谱室或称检测室或样品室）

WDXRF

EDXRF
EDXRF通常都是掀盖式设计，盖板提供X射线防护，有的还有密闭设计（抽真空或通氦气）

图示中的齿轮和马达是让样品旋转用的，为了切换滤光片，折光晶体，切换样品，XRF主机中各类齿轮和马达不少，所有与XRF相关的机械故障基本上都是各类马达电机和齿轮出的毛病。

取下样品转盘，就能看到隐藏在下面的铍窗。

很脏很恶心？上为光路系统的入口（后面有滤光片、检测器什么的），下为铍窗。主机的清理维护基本上就是除去铍窗和滤光片上的灰尘（主要目的是加强输出的信号，减少引入的污染），捎带再去除各类橡胶制件上的灰尘（主要目的是改善密封）。

手持式XRF

其实手持式XRF是EDXRF的衍生品种，所以拥有各项EDXRF的特性。由于高度集成化，不可能拆开来一探究竟，于是把最核心的部分给大家展示一下。

从左向右两个开孔，第一个开孔分别是铍窗和光路系统入口，这个是所有手持式XRF分析仪都会有的。第二个开孔是这款手持式XRF分析仪的interlock设计，是个摄像头，同时兼有标记样品的功能。

最后想多留一些篇幅给手持式XRF分析仪。接触手持式XRF分析仪大概有6、7年了，这几年眼看着手持式XRF的应用范围越来越广，它的设计思路和应用案例非常贴近XRF分析原理的特点，甚至感觉颇有功利色彩。

从体积重量来看，越来越轻巧，便于携带。

这台手持式XRF的重量为1.8公斤，一个手提箱可以容纳主机、备电、配件等等。

使用方面越来越简单，使用者仅需要很短时间的培训即可上手，同时仪器设计的数码化倾向非常明显，例如上图中，我们可以看到熟悉的USB插口和数据线接口。

集成度越来越高，检测部分和数据处理部分融为一体，无一例外的都采用触屏方式，有的直接将PALM移植过来，还有的甚至直接就插着一部手机（使用安卓操作系统）。

受各方面因素所限，手持式XRF分析仪不可能用于定量分析和痕量分析，但是在金属筛检，探矿，ROHS指令等方面的应用的便利性超过了其他各类仪器（不局限于XRF分析原理）。

精
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相关话题

依风1986

第1楼2013/08/06

应助达人

很复杂啊XRF

0

loaferfdu

第2楼2013/08/06

应助达人

仗剑老师发的精华帖，照例是要来顶的。

0

爱爱猫

第3楼2013/08/06

XRF其实蛮好用的，关键是结果的判断

0

chem大春

第4楼2013/08/08

EDXRF能测试O、F元素吗我只是想了解一下

0

仗剑少年游

第5楼2013/08/08

不能……
chem大春(v2767489) 发表:EDXRF能测试O、F元素吗我只是想了解一下

0

仗剑少年游

第6楼2013/08/08

和电镜配套的能谱探头可以！
chem大春(v2767489) 发表:EDXRF能测试O、F元素吗我只是想了解一下

0

精
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chem大春

第7楼2013/08/08

o 谢谢~
仗剑少年游(yue_qiu) 发表:不能……

0

白水山石

第8楼2013/08/09

_{EDX的12位样品转盘还没见过，那是不是对样品的形状就有了限制?}

0

仗剑少年游

第9楼2013/08/10

主要是对样品的大小会有限制。

用于工作关系，我一直希望能放宽对样品尺寸的限制（部分样品不具备破碎条件，例如恐龙蛋大小的玛瑙原石），因此其实也很在意光谱室（样品室）的三围。

曾经有一家厂商跟我提及，掀开保护盖，将样品直接放在检测位上，同时想法子骗过interlock，就可以实现检测。

大样品室的设计有可能是以后EDXRF的一个趋势。
白水山石(tianzhen) 发表:_{EDX的12位样品转盘还没见过，那是不是对样品的形状就有了限制?}

0

nphfm2009

第10楼2013/08/11

应助达人

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