XRF仪器的发展和可移植性

有没有想过日常物品里藏着什么?这就是元素分析的用武之地:一种标准化的材料分析方法。它使用x射线荧光(XRF)等强大的技术来揭示任何类型材料的化学组成。XRF是工程、法医甚至考古学等领域的研究人员和专家的最爱，它可以帮助揭开埋藏在古代文物中的秘密。

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传统x射线荧光仪器与现代手持式分析仪有何不同?

想象一下，一个工具可以让你看到不可见的东西，揭示任何东西的组成部分，从风化的硬币到尖端的计算机芯片。这就是x射线荧光的力量，这是一种非破坏性技术，可以将光线照射到材料中隐藏的元素世界。由Si(Li)和HPGe制成的高灵敏度低温检测系统不适合便携式仪器。室温探测器技术的进步，如CdTe PIN检测装置和peltier冷却的硅PIN二极管，导致光谱仪具有与低温探测器相当的性能。这些光谱仪现在用于便携式XRF分析系统，导致仪器尺寸和重量的显着改进。结果表明，野外便携式XRF是一种适合于无损场分析的工具。

什么是现代便携式XRF仪器【##】】发表在《农学进展》(Advances in Agronomy)杂志上的研究小组强调，尽管XRF仪器长期以来一直在各行各业进行元素分析，但便携式x射线荧光(PXRF)仪器的引入提高了该技术的成本和可用性，使其在更广泛的科学应用中得以应用。

作为筛选和评估污染区域的宝贵工具，PXRF分析仪能够快速、直接地测定痕量元素的原位浓度。

相关故事XRF在确保符合金属安全标准中的作用使用超声波辐射力对硬盘悬架进行非接触模态测试太阳光谱的探索pxrf光谱法，尽管是更大的实验室XRF仪器的更小和便携式版本，操作原理相似。PXRF系统中使用的探测器各不相同，在XRF应用中传统上常见的是充气和闪烁探测器。然而，便携式XRF系统经常使用固态探测器，如PIN二极管和SDD，来测量通过探测器产生的电离入射光子的能量。

这些年来便携式XRF仪器是如何发展的?

第一台现场便携式x射线荧光(FPXRF)仪器，由Bowie, Darnley和Rhodes于1965年描述，在电池供电的配置中利用各种放射性同位素和平衡晶体进行XRF分析。1968年，两种FPXRF仪器被开发出来——Hilger PIF和另一种由Ekco电子有限公司——每一种都测定一种元素。在20世纪90年代中后期，技术创新导致了PXRF系统的进步，使它们更加手持式，更小，更轻，更紧凑，并且可在现场携带。这一进步依赖于x射线管、电子设备和计算机控制系统等关键部件的小型化。在过去的20 -25年里，许多PXRF设备制造商相继推出了几代新设备，结合了最新的技术进步。虽然每个仪器都具有专有的软件和硬件配置，但它们都以相同的一般原理工作。

便携式XRF不容易检测轻元素

荧光x射线的能量与元素的原子序数直接对应。轻元素，由于其低能级，面临着逃离样品和穿透空气到达探测器的挑战。即使它们的一些荧光x射线到达探测器，为了准确估计浓度，背景噪声中必须有一个可识别的峰，这对轻元素提出了挑战。

在便携式XRF中，测量轻元素是困难的，因为它们的荧光很难到达仪器，使得浓度估计具有挑战性。因此，最轻元素的检测限较高(通常为0.5-1%)，因为它们需要更高的浓度来产生可识别的信号。

最近便携式XRF技术的改进，特别是硅漂移检测器(SDD)，允许施加更多的能量来增强信号。sdd使仪器能够接收和测量更多的能量，提高了检测限，扩大了可测量的较轻元素(如Mg)的范围。

局限性与挑战

便携式XRF仪器有一些主要的限制，其中矩阵效应是一个重要的限制。在基质效应中，被发射的荧光射线受到试样的物理和化学性质的显著影响。

这种影响会带来误差，特别是对于轻元素、微量元素，或受矿物学、粒度、湿度或涂层等因素影响的元素。校正矩阵效应涉及使用校准方法，如基本参数、经验系数或标准参考物质。然而，这些方法可能并不总是普遍可用，准确或适合不同的样品类型或分析仪。

便携式XRF分析仪面临的缺点是缺乏质量控制程序。这是因为这些分析仪的性能受到物理和化学现象的影响。因此，必须定期进行校准测试，以确定设备的准确性。但是，由于时间限制或疏忽，没有按照计划进行标准化校准测试。

使用便携式XRF分析仪的另一个挑战在于数据管理和解释。这些分析器可以快速生成大量数据，在存储、组织和分析方面提出了挑战。可能需要进一步处理，包括校正、规范化或转换，以确保与其他数据源或方法的可比性或兼容性。因此，便携式XRF分析仪的使用需要熟练的数据管理和解释技能，以及与各个学科和利益相关者的集成和协作需求。

简而言之，随着时间的流逝和技术的进步，XRF仪器已经成为手持设备。

更多来自AZoOptics: XRF在确保符合金属安全标准中的作用

参考文献及深入阅读

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网址:https://www.horiba.com/int/scientific/technologies/energy-dispersive-x-ray-fluorescence-ed-xrf/what-is-x-ray-fluorescence-xrf/

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