X蛍光分光器(XRF)は励起源(X線管)と検出システムから構成される。X線管は入射X線(一次X線)を発生し、測定試料を励起し、X蛍光(二次X線)を発生し、検出器はX蛍光を行う。(提供/人民網日本語版・編集/KLM)。(提供/KLM)。(提供/KLM)。(提供/KLM検出。
技術原理
励起された試料中の各元素は二次X線を放射し、異なる元素が放射した二次X線は特定のエネルギー特性または波長特性を有する。検出システムは、これらの放射された二次X線のエネルギー及び量を測定する。そして、機器ソフトウェアは、検出システムによって収集された情報をサンプル中の各種元素の種類及び含有量に変換する。
元素の原子は高エネルギー放射線によって励起されて内層電子の遷移を引き起こし、同時に一定の特殊性波長を持つX線を放出し、モスレーの法則、蛍光X線の波長λは元素の原子番号Zと関係があり、その数学的関係は以下の通りである:
λ=K(Z−s)−2
式中、KとSは定数である。
量子理論によると、X線は量子または光子からなる粒子流と見ることができ、各光は以下のようなエネルギーを持っている。
e=h C/λ
式中、EはX線光子のエネルギーであり、単位はkeVである。νは光波の周波数である、Cは光速である。
したがって、蛍光X線の波長またはエネルギーを測定すれば、元素の種類を知ることができ、これが蛍光X線定性分析の基礎となる。また、蛍光X線の強度は対応する元素の含有量と一定の関係があり、これにより元素定量分析を行うことができる。
主な用途
X蛍光分光器は、各元素の特徴であるX線の強度に基づいて、元素含有量を測定することができる。
ここ数年来、X蛍光スペクトル分析は各業界で応用範囲が絶えず拡大し、冶金、地質、有色、建材、商品検査、環境保護、衛生などの各分野に広く応用されており、特にRoHS検査分野で多く応用されていることも広い。
ほとんどの分析元素はそれで分析することができて、固体、粉末、溶融ビーズ、液体などのサンプルを分析することができて、分析範囲はBeからUです。そして分析速度が速くて、測定範囲が広くて、干渉が小さい特徴があります。
長所と短所
長所
(a)分析速度が速い。
(b)X線蛍光スペクトルは試料の化学結合状態とは関係なく、また固体、粉末、液体及び結晶質、非晶質などの物質の状態とも基本的には関係がない。(気体封止は容器内でも分析可能)しかし、高分解能の精密測定では波長変化などが見られる。特に超軟X線範囲では、この効果はより顕著である。波長変化は化学位の測定に用いられる。
(c)非破壊分析。測定中に化学状態の変化を引き起こすことはなく、試料飛散現象も起こらない。同一試料は複数回測定することができ、結果は再現性が良い。
dX線蛍光分析物理的な分析方法であるため、化学的性質上同じ一族に属する元素についても分析することができる。
(e)分析精度が高い。含有量測定はppmレベルに達した。
(f)サンプルの製造が簡単で、固体、粉末、液体サンプルなどはすべて分析することができる。
(a)定量分析には標本が必要である。
(b)軽元素に対する感度は低い。
(c)元素相互干渉と重畳ピークの影響を受けやすい。
分類
X蛍光分光器には、波長分散型(WD−XRF)とエネルギー分散型(ED−XRF)の2つの基本タイプがある。
X蛍光のりゅうたいにぞうせい中波長特徴を原理とするものを波長分散型、エネルギー特徴を原理とするものをエネルギー分散型と呼ぶ。