波长色散型X射线荧光光谱仪(Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer, WDXRF)是一种基于X射线荧光原理的高精度成分分析仪器,通过测量样品受激发后发射的特征X射线波长进行元素定性与定量分析。其核心优势在于分辨率极高、准确度优异,尤其适合复杂基质样品中微量元素的精确测定。
1,核心工作原理。
样品激发:高功率X光管(通常铑靶)照射样品,使原子内层电子被轰击脱离,形成空穴。
特征X射线发射:外层电子跃迁至内层填补空穴时,释放能量产生元素特异性X射线荧光(每种元素有固定波长)。
波长色散与检测:通过晶体(如LiF、PET、TAP)根据布拉格衍射定律(nλ=2d sinθ)按波长精确分光。衍射后的单色X射线由闪烁计数器(SC) 或流气正比计数器(FPC)接收,转换为电信号。
数据处理:通过扫描分光晶体角度(2θ角),获取全元素谱图,软件比对强度与标准曲线计算浓度。
2,核心技术优势。
超高分辨率:分光晶体可将相邻元素谱线分离(如Mn Kα与Cr Kβ间距仅0.03°),避免谱线重叠干扰。
高精度/低检出限:轻元素(Na-Mg)检出限达ppm级,重元素(U-Cd)可达ppb级
宽动态范围:可同时分析ppm至100%含量元素(如矿石中痕量Au与主量Fe)。
无损分析:无需破坏样品,固体、粉末、液体均可直接测量。
稳定性优异:恒温真空/氦气环境减少信号漂移,长期稳定性RSD<0.1%。
3,关键系统组成。
X射线光源:高功率X光管(3-4 kW)、高压发生器。
分光系统:晶体交换器(4-8块晶体覆盖不同波长)、测角仪(精度0.0001°)。
探测系统:闪烁计数器(重元素)、流气正比计数器(轻元素)。
环境控制:真空/氦气通道(减少空气对轻元素X射线的吸收)。
多维样品台:XYZ自动定位,支持多位置分析(如镀层截面成分扫描)。
4,典型应用场景。
地质矿产:矿石中痕量贵金属(Au, Pt)分析,稀土元素定量
环境监测:土壤/污泥中重金属污染(Cd, Pb, As)检测
电子材料:PCB镀层厚度(Au/Ni/Cu)及成分分析
玻璃陶瓷:SiO₂/Al₂O₃等主成分与着色剂(Co, Cr)控制
石油化工:润滑油添加剂(Ca, Zn, P)含量测定
波长色散型X射线荧光光谱仪凭借其无可替代的分辨率与精度,已成为高端材料分析、科研及标准认证实验室的基准设备,尤其适合法规严苛领域(如RoHS、FDA合规性检测)。
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