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XRF能量色散荧光光谱仪的基体和干扰效应

更新时间:2022-12-02      点击次数:901

XRF能量色散X射线荧光光谱仪的基体和干扰效应

XRF STRUCTURE.png

a) 激发辐射的散射过程将影响样品中元素的特征辐射强度,这是由于散射过程将影响光谱的背

景。此外,还存在两个主要的效应:

b) 样品中激发辐射被吸收和由此产生的或由其它元素(基体)发射的荧光辐射。

c) 样品中其它元素的次级激发(增强)。

— 塑料材料:在塑料样品中基体将影响分析物的特征X射线强度,主要来自:

— 初级辐射的散射(主要是不连续的),它对背景光谱有很大的贡献

— 荧光辐射中的吸收,这主要是由PVC中的Cl,添加剂元素如Ca, Ti, Zn, Sn等,及来源于

阻燃剂中的Br 和Sb

— 由Sb, Sn, 和 Br等元素引起的次级激发

— 金属:在金属样品中由初级激发引起的散射并不起重要的作用,基体效应主要是由吸收和次

级激发引起,对于不同的金属基体这些效应也并不尽相同,下面列出了不同基体中的一些

典型的元素:

— Fe 合金: Fe, Cr, Ni, Nb, Mo, W, …

— Al合金: Al, Mg, Si, Cu, Zn, …

— Cu合金: Cu, Zn, Sn, Pb, Mn, Ni, Co, …

— 焊料合金: Pb, Cu, Zn, Sn, Sb, Bi, Ag, ...

— Zn合金: Zn, Al, …

— 贵金属合金: Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Cu, Zn, …

— 电子元器件和印刷电路板:原则上包括聚合物和金属中发生的所有效应。

d) 另外,样品中测试元素的特征谱线的强度会受到其它元素的干扰,典型的干扰如下:

— 镉:可能的干扰来自溴,铅,锡,锑

— 铅:可能的干扰来自溴

— 汞:可能的干扰来自溴,铅,以及样品中高浓度的钙和铁

— 铬:可能的干扰来自氯

— 溴:可能的干扰来自铁及铅

e) 基体效应对检出限(LOD)的影响

样品的均匀性

XRF 分析点体现出来的均匀性取决于材料受仪器激发的体积内样品的物理均匀性。当测试样品

均匀性时以下三条可以应用。

a) 大表面样品(适用所有样品): — 为了 XRF 分析进行测试样品均匀性评估是显而必要而且很有用的。例如,任何在颜色。

形状和外表都比较均匀的物体就没有必要在测试前要进行机械制样。典型的测试可用大而

长的塑料物如 CRT 监控盒、塑料壳、厚带、金属合金等。任何有关测试物的附加信息都可

以建立它的均匀性,例如,许多塑料和金属表面都有涂层。有的塑料表面被金属化,测试

样品被包在里面,这种情况下需要将样品作一定程度的拆解,用无涂层或未金属化的塑料

来测试。金属表面可能镀了别的金属,如镀锌钢、镀镉钢、镀铬钢和镀铬铝。这些镀上去

的金属相对来说会有较高读数,可能铬会低一点,因为通常镀铬层非常薄。如果要分析基

材,那么所有的涂层都应该去掉。

b) 小表面样品:

— 小的电子部件也可以认为是均匀的,只要分析物能被仪器激发,而且分析的只是被选中的

部位,样品也会显示出均匀性,如塑料封装、单独的焊锡或聚合物/环氧树脂的单独区域。

当分析基材时,要特别小心避免金属镀层、聚合物涂层或油漆的干扰,如果有涂层应把涂

层用物理的方法移走。

c) 涂层和薄样品:

— 太小或太薄的样品容易造成质量或厚度的损失而导致结果不可用。测试这样的小质量样品

(如小螺钉)时要把样品放在样品杯里,同样,测试薄样品时应该把样品重叠堆放直到其厚度

达到测试所需的最小厚度,然后按常规测试。一般的规则是所有样品应该覆盖光谱的测试

窗口,聚合物和轻金属如 Al、Mg 或 Ti 最小厚度要 5mm,液体厚度最小 15mm,其它合金最小

1mm。细电线和带状电缆的绝缘不能当作均匀的,要先把金属导体抽走再测量。另一方面,所

有直径大于 5mm 的带铜线芯的电源线都可以认为是均匀的。金属可以分离后再测量。如果操作

人员知道材料的结构和光度计可以校准用于分析如此复杂的表层结构,那么一些金属涂层也可

以被分析。例如,涂层已经知道是 SnAgCu(全部镀金)铜(全部镀金)。锡合金可以用于分析,

只要仪器能够对这一类的样品进行校正。通常可以接受多数的 XRF 灵敏度高设备是不能检测的

到转化涂层中 Cr 的,除非涂层至少有几百个 nm 的厚度。由于不同仪器对不同样品要求尺寸的

变化,建议光度计的操作者向仪器手册或者厂家请教样品最小尺寸/质量/厚度条件的要求


总结:检测目标可以被认为是一致的并且可以进行非破坏性分析,如果出现以下情况:

· 样品没有着色或者镀金并且用眼睛看颜色是相同的和贯通一致的。

· 从结构和设计来看样品并没有另外看出是不一致的

· 薄涂层的顶层从只有一个基体中分离出来,可以用来分析,并且这个设备是用了校准已知基体的

当用到任何 XRF 设备时候,如果目标的设计允许的话,建议对样品的测试要多于一个部位。任

何统计学上仪器间重要的差别都可能意味着存在着不均匀。如果如何一次重复实验的结果表明

测试材料的不均匀的话,建议用破坏性的分析方法。


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