WDXRF光谱仪与EDXRF光谱仪之异同

1895年德国物理学家伦琴(Roentgen WC)发现了X射线[1,2],1896年法国物理学家乔治(Georgs S)发现了X射线荧光,1948年弗利德曼(Friedman H.)和伯克斯(.Birks L S)首先研制了第一台商品性的波长色散X射线荧光(WDXRF)光谱仪[3]。1965年,探测X射线的Si(Li)探测器问世了,随即被装配于X射线荧光光谱仪上,成为能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱仪的核心部件。1969年美国海军实验室Birks研制出第一台真正意义上的EDXRF光谱仪[4],二十世纪七十年代初EDXRF光谱仪正式跨入仪器分析行业。半个多世纪以来,经过X射线荧光分析工作者的不懈努力,随着半导体技术和计算机技术的迅猛发展,WDXRF光谱仪和EDXRF光谱仪的生产和应用也达到了快速发展,被广泛地用于冶金、地质、矿物、石油、化工、生物、医疗、刑侦、考古等诸多部门和领域,已成为对物质的化学元素、物相、晶体结构进行测试,对人体进行医检和微电路的光刻检验等的重要分析手段,也是材料科学、生命科学、环境科学等普遍采用的一种快速、准确而又经济的多元素分析仪器。

虽然WDXRF谱仪与EDXRF谱仪同属于X射线荧光谱仪,但它们在分光原理和仪器结构上有很大的不同,功能和性能也有明显差异,其应用范围和测量对象也存在着较大差别。因而,进一步了解、认识WDXRF光谱仪与EDXRF光谱仪,对于准确选购和正确应用谱仪,充分发挥其应有的效能是十分必要的。

1　X射线荧光光谱仪的分类

通常,人们根据分光系统的不同将X射线荧光光谱仪分为三大类型:即波长色散型、能量色散型和非色散型(如图1所示)。所谓“色散”是由“不同颜色的光具有不同的波长”而引伸来的,那么,将不同波长的电磁波区分开来(分辨)的测量称为波长色散型;将不同能量的电磁波区分开来(分辨)的测量称为能量色散型;对于既不是根据波长又不是根据能量来分辨荧光谱线的其它方法,如电压鉴别、单色激发、微分激发或气体鉴别等,则称为非色散型。由于非色散型系统的能量分辨率较差,因此,非色散型光谱仪十分少见。随着分析技术的不断提高和分析仪器的不断改进、完善,现在基本上只有波长色散型和能量色散型两大类型了。

1·1　WDXRF光谱仪

WDXRF光谱仪是指通过测量样品中各元素特征X射线的波长获得样品中各元素信息的X射线荧光光谱仪。WDXRF光谱仪又可分为两种:一种是对各元素逐一进行角度扫描顺序测量的所谓扫描式谱仪;另一种是对每个元素都单独配备一个固定的测角器,同时分析多个元素的所谓多元素同时分析式X射线荧光谱仪。另外,还有一种是将此两种分析仪组合在一起的既有顺序扫描仪又有各种元素的同时固定通道测量的谱仪。