XRF是什么??XRF測試及XRF原理,本內容深入探討了XRF的相關內容，并做了整體的講解分析。

1.什么是XRF?

XRF:X射線熒光光譜分析(X Ray Fluorescence)

人們通常把X射線照射在物質上而產生的次級X射線叫X射線熒光（X—Ray Fluorescence），而把用來照射的X射線叫原級X射線。所以X射線熒光仍是X射線。

一臺典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發源（X射線管）和探測系統構成。X射線管產生入射X射線（一次X射線），激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。然后，儀器軟件將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。X射線照在物質上而產生的次級 X射線被稱為X射線熒光.

利用X射線熒光原理，理論上可以測量元素周期表中的每一種元素。在實際應用中，有效的元素測量范圍為11號元素 （Na）到92號元素（U）。

2.X射線熒光的物理原理：

X射線是電磁波譜中的某特定波長范圍內的電磁波，其特性通常用能量（單位：千電子伏特，keV）和波長（單位：nm）描述。

X射線熒光是原子內產生變化所致的現象。一個穩定的原子結構由原子核及核外電子組成。其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運行，內層電子（如K層）在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛，釋放出來，電子的逐放會導致該電子殼層出現相應當電子空位。這時處于高能量電子殼層的電子（如：L層）會躍遷到該低能量電子殼層來填補相應當電子空位。由于不同電子殼層之間存在著能量差距，這些能量上的差以二次X射線的形式釋放出來，不同的元素所釋放出來的二次X射線具有特定的能量特性。這一個過程就是我們所說的X射線熒光（XRF）。

X射線的波長

元素的原子受到高能輻射激發而引起內層電子的躍遷，同時發射出具有一定特殊性波長的X射線，根據莫斯萊定律，熒光X射線的波長λ與元素的原子序數Z有關，其數學關系如下：

λ=K(Z? s) ?2

式中K和S是常數。

X射線的能量

而根據量子理論，X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個光具有的能量為：

E=hν=h C/λ

式中，E為X射線光子的能量，單位為keV；h為普朗克常數；ν為光波的頻率；C為光速。

因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎。此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系，據此，可以進行元素定量分析。

3.X射線熒光應用及分析

a) X射線用于元素分析，是一種新的分析技術，但在經過二十多年的探索以后，現在已完全成熟，已成為一種廣泛應用于冶金、地質、有色、建材、商檢、環保、衛生等各個領域。

b) 每個元素的特征X射線的強度除與激發源的能量和強度有關外，還與這種元素在樣品中的含量。

c) 根據各元素的特征X射線的強度，也可以獲得各元素的含量信息。這就是X射線熒光分析的基本原理。

4.X熒光與其它方法比較

優點:

a) 分析速度高。測定用時與測定精密度有關，但一般都很短，2～5分鐘就可以測完樣品中的全部待測元素。

b) X射線熒光光譜跟樣品的化學結合狀態無關，而且跟固體、粉末、液體及晶質、非晶質等物質的狀態也基本上沒有關系。（氣體密封在容器內也可分析）但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現象。特別是在超軟X射線范圍內，這種效應更為顯著。波長變化用于化學位的測定 。

c) 非破壞分析。在測定中不會引起化學狀態的改變，也不會出現試樣飛散現象。同一試樣可反復多次測量，結果重現性好。

d) X射線熒光分析是一種物理分析方法，所以對在化學性質上屬同一族的元素也能進行分析。

e) 分析精密度高。

f) 制樣簡單，固體、粉末、液體樣品等都可以進行分析。

缺點：

a）難于作絕對分析，故定量分析需要標樣。

b）對輕元素的靈敏度要低一些。

c）容易受相互元素干擾和疊加峰影響。

5.X熒光分析儀的分類

不同元素發出的特征X射線能量和波長各不相同，因此通過對X射線的能量或者波長的測量即可知道它是何種元素發出的，進行元素的定性分析。同時樣品受激發后發射某一元素的特征X射

線強度跟這元素在樣品中的含量有關，因此測出它的強度就能進行元素的定量分析。

因此，X射線熒光光譜儀有兩種基本類型：

波長色散型（WD-XRF）和能量色散型（ED-XRF)

如下圖：

XRF測試若干問題：

　　XRF中文稱為X射線熒光光譜儀，它包括能量色散型X射線熒光光譜儀(EDXRF)和波長色散型X射線熒光光譜儀(WDXRF)，WDXRF在精度和準確度方面要比EDXRF好，價格也較高。目前市場上使用較多的是EDXRF。無論是哪種X射線熒光光譜儀，它都是利用熒光散射的原理探測樣品中是否存在某種元素，所以具有方便、快捷、不破壞樣品、省時省事的優點，非常適用于大批量原材料的驗貨分析。但它存在下述問題：

　　第一，XRF只能進行元素分析，而不能進行價態分析。即它的分析結果包括所有價態的元素總量。例如Cr的分析，它分辨不出材料中Cr是以金屬Cr、三價鉻還是六價鉻的形式存在，只能給出總鉻的含量。

　　第二，XRF受基體干擾非常嚴重。即材料的組成成分對結果影響很大。一般來說對單純的材料，如PP、PE、PS、高純度的金屬等，XRF測試結果的誤差范圍為±30%甚至更低;對復合材料，如PC+ABS、PS+PE、各種合金(含量大于1%的元素超過2種)，XRF測試結果的誤差范圍為 40～50%，材料越復雜誤差越大。所以合金的測試結果誤差一般要比復合塑膠的測試結果大。下面以RoHS測試為例，對臺式EDXRF測試結果X進行如下解釋：

　　元素 單純的塑膠材料 單純的金屬材料 復合材料

　　Cr X<700ppm，可視為滿足要求 X<700ppm，可視為滿足要求 X<500ppm，可視為滿足要求

　　X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 X>500ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析

　　Br X<300ppm，可視為滿足要求 —— X<250ppm，可視為滿足要求

　　X>300ppm無法判斷是否滿足要求 —— X>250ppm無法判斷是否滿足要求

　　Pb X<700ppm，可視為滿足要求 X<700ppm，可視為滿足要求 X<500ppm，可視為滿足要求

　　1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1500ppm>X>500ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析

　　X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1500ppm可視為不滿足要求

　　Hg X<700ppm，可視為滿足要求 X<700ppm，可視為滿足要求 X<500ppm，可視為滿足要求

　　1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1500ppm>X>500ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析

　　X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1500ppm可視為不滿足要求

　　Cd X<70ppm，可視為滿足要求 X<700ppm，可視為滿足要求 X<70ppm，可視為滿足要求

　　1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1300ppm>X>700ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析 1500ppm>X>500ppm無法判斷是否滿足要求，需進行化學分析

　　X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1300ppm可視為不滿足要求 X>1500ppm可視為不滿足要求

　　從上述描述可知，XRF最適合用于材料是否符合法規要求的快速篩選，XRF的測試屬于定性半定量測試，XRF的測試結果不能用于符合性判斷的準確結果。