一种全新的超高灵敏度X射线荧光光谱仪

　　1　引　言

　　X射线荧光法(XRF)因制样简单,不破坏样品,可以对样品进行多元素同时分析等优点,已经成为常规的分析手段之一。普通的能量色散型X射线荧 光光谱仪(EDXRF)是X射线荧光光谱仪中的一种。与波长色散型X射线荧光光谱仪(WDXRF)相比具有分析速度快,工作时不必抽真空的优点[1],但 检测灵敏度没有WDXRF高,与最近十多年才获得应用的全反射X射线荧光光谱仪(TXRF)相比,具有制样单、操作容易、应用范围广的优点,但其灵敏度却 远不如TXRF[2,3,4]。为了提高EDXRF的灵敏度,进一步扩大EDXRF的应用范围,以生产和销售TXRF闻名于世的日本大阪TECHNOS公 司在TXRF的基础上最近推出了一种全新的以强度特强的单色X射线作为激发线,灵敏度特别高的商品化EDXRF仪———TREX660。该仪器的灵敏度比 普通的EDXRF高近100倍,比常见的WDXRF高10倍,其最低检测限达亚ppm,操作非常容易,应用十分广泛[5,6]。本文简要叙述了X射线单色 化的原理,并根据有关厂商提供的资料介绍了该仪器的结构、性能特点及应用范围,以期推动此类仪器的普及、发展和应用。

　　2　减少仪器的本底,提高仪器的检测灵敏度

　　正如文献[2,5]所指出的那样,在X射线荧(XRF)分析中仪器本底的大小是决定仪器检测限诸因素中最重要的因素。可以说仪器本底的减低就意 味着仪器检测灵敏度的提高。而仪器本底信号的高低又直接与样品及样品架对激发线的吸收和散射有关。若能减少样品及样品架对激发线的吸收和散射,那就有可能 通过减低仪器本底,提高仪器的灵敏度。最近日本大阪TECHNOS公司利用全反射X射线技术,把X射线管发射的连续X射线变成单色X射线,再用这种单色X 射线激发样品,从而使EDXRF的本底大为降低,使仪器的检测灵敏度大大提高。

　　3　利用全反射X射线技术使EDXRF激发线单色化

　　激发线,可以达到上述的减少EDXRF本底提高仪器灵敏度的目的。图2A, 2B是TREX660和普通EDXRF的原理示意图。

　　从中只要比较一下便可以看出,TREX660和普通EDXRF的主要区别在于前者使用三个经单色化的特征X射线作为激发源,而后者是用常规的未经单色化的X射线激发源激发。图3A,3B为与上述两种EDXRF对应的激发线的能谱示意图。

　　图3B中的连续X射线正是普通EDXRF本底高、灵敏度低的原因。图4A, 4B为用上述两种EDXRF对日本石油化学学会认可的S265标样测得的能谱比较。

　　从中可见,用TREX660所得到的谱线强度比普通的EDXRF所得的谱线强度高很多;在TREX660中安装三个能使X射线单色化的激发源,目的是为了使从S到U的周期表中所有元素的灵敏度都最佳化。表1[5]列出了几种激发源适合检测的元素的范围。