全反射X射線熒光光譜儀(TXRF)原理簡(jiǎn)述

X射線熒光(XRF)是當(dāng)原級(jí)X射線照射樣品時(shí)，受激原子內(nèi)層電子產(chǎn)生能級(jí)躍遷所發(fā)射的特征二次X射線。該二次X射線的能量及強(qiáng)度可被探測(cè)，與樣品內(nèi)待測(cè)元素的含量相關(guān)，此為XRF光譜儀的理論依據(jù)。

根據(jù)分光系統(tǒng)的不同，XRF光譜儀主要有波長(zhǎng)色散型(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)兩種，二者結(jié)構(gòu)示意如下圖：

圖1 WDXRF結(jié)構(gòu)示意圖 

圖2 EDXRF結(jié)構(gòu)示意圖

自上世紀(jì)40年代XRF光譜儀誕生，作為元素光譜分析技術(shù)的重要分支，在冶金、地質(zhì)、礦物、環(huán)境等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但常規(guī)XRF光譜儀并不適于痕量元素的檢測(cè)，而且復(fù)雜多變的基體效應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差較大。目前，多采用數(shù)學(xué)校正、基體分離等手段以克服這些缺點(diǎn)。

在上世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了將全反射現(xiàn)象應(yīng)用于XRF分析的技術(shù)，即將少量樣品置于平滑的全反射面上進(jìn)行檢測(cè)，稱為全反射X射線熒光(TXRF)。如下圖：

圖3 TXRF結(jié)構(gòu)示意圖

由上圖可以看出，EDXRF中X射線的出入射角度通常約為40o，分析深度通常發(fā)生在近表層100μm左右，有較強(qiáng)的背景及基體影響；TXRF為EDXRF的變種，其入射角度<0.1o，分析深度通常<1μm，原級(jí)束幾乎被全反射。

通常，僅需將樣品溶液或懸濁液置于支撐的光學(xué)平面上(如石英玻璃)，蒸干后，殘留物上機(jī)檢測(cè)。因平面的高反射率，載體的光譜背景幾乎被消除；少量的殘留物所形成的薄層樣品基體效應(yīng)很小，具有以下幾點(diǎn)重要的優(yōu)勢(shì)：

?TXRF可不使用標(biāo)準(zhǔn)曲線，僅用內(nèi)標(biāo)法便完成定量分析；

?具有出色的檢出能力，低至10-7~10-12g；

?微量樣品中痕量元素的檢測(cè)。

意大利GNR公司是一家老牌歐洲光譜儀生產(chǎn)商，其X射線產(chǎn)品線誕生于1966年，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究，該產(chǎn)品線已經(jīng)擁有眾多型號(hào)滿足多個(gè)行業(yè)的分析需求。X射線衍射儀（XRD）可測(cè)試粉末、薄膜等樣品的晶體結(jié)構(gòu)、殘余奧氏體、殘余應(yīng)力等指標(biāo)，多應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)分析及金屬相變研究；而全反射X熒光光譜儀（TXRF）的檢測(cè)限已達(dá)到皮克級(jí)別，其非破壞性分析特點(diǎn)應(yīng)用在痕量元素分析中，涉及環(huán)境、醫(yī)藥、半導(dǎo)體、核工業(yè)、石油化工等行業(yè)。