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波長色散型X射線熒光光譜儀與能量色散型X射線熒光光譜儀的比較
2021-07-14

雖然波長色散型(WD-XRF)X射線熒光光譜儀與能量色散型(ED-XRF)X射線熒光光譜儀同屬X射線熒光分析儀,它們產生信號的方法相同,得到的波譜或者能譜也極為相似,但由于采集數據的方式不同,ED-XRF與WD-XRF在原理和儀器結構上有所不同,功能也有區別。

原理區別

X-射線熒光光譜法,是用X-射線管發出的初級線束輻照樣品,激發各化學元素發出二次譜線(X-熒光)。波長色散型熒光光儀(WD-XRF)是分光晶體將熒光光束色散后,測定各種元素的含量。而能量色散型X射線熒光光儀(ED-XRF)是借助高分辨率敏感半導體檢測器與多道分析器將未色散的X-射線按光子能量分離X-射線光譜線,根據各元素能量的高低來測定各元素的量。由于原理不同,故儀器結構也不同。

結構區別

波長色散型熒光光譜儀(WD-XRF),一般由光源(X-射線管)、樣品室、分光晶體和檢測系統等組成。為了準確測量衍射光束與入射光束的夾角,分光晶體系安裝在一個精密的測角儀上,還需要一龐大而精密并復雜的機械運動裝置。由于晶體的衍射,造成強度的損失,要求作為光源的X-射線管的功率要大,一般為2~3千瓦。但X-射線管的效率極低,只有1%的電功率轉化為X-射線輻射功率,大部分電能均轉化為熱能產生高溫,所以X-射線管需要專門的冷卻裝置(水冷或油冷),因此波譜儀的價格往往比能譜儀高。能量色散型熒光光譜儀(ED-XRF),一般由光源(X-射線管)、樣品室和檢測系統等組成,與波長色散型熒光光譜儀的區別在于它用不分光晶體。

能量色散X射線熒光光譜儀優勢

①儀器結構簡單,省略了晶體的精密運動裝置,也無需精度調整。還避免了晶體衍射所造成的強度損失。光源使用的X-射線管功率低,一般在100W以下,不需要昂貴的高壓發生器和冷卻系統,空氣冷卻即可,節省電力。

②能量色散型熒光光儀的光源、樣品、檢測器彼此靠得很近,X-射線的利用率很高,不需要光學聚集,在累積整個光譜時,對樣品位置變化不象波長色散型熒光光譜儀那樣敏感,對樣品形狀也無特殊要求。

③在能量色散譜儀中,樣品發出的全部特征X-射線光子同時進入檢測器,這就奠定了使用多道分析器和熒光屏同時累積和顯示全部能譜(包括背景)的基礎,也能清楚地表明背景和干擾線。因此,半導體檢測器X-射線光譜儀能比晶體X-射線光譜儀快而方便地完成定性分析工作。

④能量色散法的一個附帶優點是測量整個分析線脈沖高度分布的積分程度,而不是峰頂強度。因此,減小了化學狀態引起的分析線波長的漂移影響。由于同時累積還減小了儀器的漂移影響,提高凈計數的統計精度,可迅速而方便地用各種方法處理光譜。同時累積觀察和測量所有元素,而不是按特定譜線分析特定元素。因此,見笑了偶然錯誤判斷某元素的可能性。

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