地質(zhì)波長色散熒光多元素分析儀

一、WDX400地質(zhì)波長色散熒光多元素分析儀性能特點(diǎn)：

1.粉體樣品或塊樣品快速，非破損分析。

2.可快速分析粉末壓片，玻璃熔片和塊狀物料。

3.采用多路數(shù)字MCA實(shí)時(shí)檢測(cè)，大大提高元素檢測(cè)效率譜峰，不僅便于儀器調(diào)試和故障診斷，并可進(jìn)一步提高儀器的分析精度和穩(wěn)定性。

4.配置充氦裝置后可以分析液體樣品或易揮發(fā)性固體樣品。

5.與順序型大功率儀器相比較有如下優(yōu)點(diǎn)：

a、在較小功率和測(cè)定時(shí)間基本相當(dāng)?shù)那闆r下即可達(dá)到足夠的分析精度。

b、延長X光管使用壽命。

c、減少高壓電源故障。

d、降低整機(jī)維修成本。

e、采用固定通道，無測(cè)角儀磨損問題。

二、WDX400地質(zhì)波長色散熒光多元素分析儀技術(shù)指標(biāo)：

高壓電源：400W（50kv/8mA）。

X射線管：Varian公司生產(chǎn)的400W薄鈹窗端窗X射線管，Rh靶（Pd靶可選）。

管壓管流12小時(shí)穩(wěn)定度：優(yōu)于0.05%。

分析元素種類：從Na到U的任意十種元素。

探測(cè)器：流氣正比探測(cè)器+封閉正比探測(cè)器，10路1024道獨(dú)立脈沖高度分析器。

真空系統(tǒng)：獨(dú)立泵站結(jié)構(gòu)，易于維護(hù)。

測(cè)量室真空度：低于5Pa。

流氣系統(tǒng)：高精度流氣密度穩(wěn)定裝置，壓力穩(wěn)定度達(dá)到±0.003KPa。

前主放：高速前主放電路，大大提高儀器的探測(cè)效率，提高儀器的測(cè)量精度。

MCA多道：采用數(shù)字MCA多道幅度采集器，大大提高檢測(cè)效率。

交流220V供電設(shè)備：1KVA交流凈化穩(wěn)壓電流。

分析精度：σn-1（24小時(shí)，百分比含量）≤0.05%。

單個(gè)樣品測(cè)量時(shí)間：（含換樣抽真空時(shí)間）≤3～5分鐘。

恒溫室溫度控制精度：設(shè)定值±0.1℃。

三、應(yīng)用領(lǐng)域：

建材（水泥、玻璃、陶瓷等）鋼鐵 有色金屬 礦業(yè) 地質(zhì) 化工 石油 質(zhì)量檢驗(yàn) 商品檢驗(yàn)

檢測(cè)原理：

物質(zhì)樣品中有多種元素存在的情況下，當(dāng)樣品受到X光管發(fā)出的初級(jí)X射線照射時(shí)，各種被測(cè)元素發(fā)出各自的特征X射線，統(tǒng)稱X熒光。將這些元素的特征X射線分開和檢測(cè)稱為X熒光的分光。

由于不同元素特征X射線的波長不同，根據(jù)布拉格公式采用晶體衍射技術(shù)即可將不同波長的X射線分光。此種分光方法稱作波長色散法。

布拉格公式：

2dSinθ=nλ……………………（1）

上式中d為分光晶體的晶面間距，θ為衍射角，λ為波長，n為衍射級(jí)數(shù)。一般情況下均檢測(cè)一級(jí)衍射線，即n=1。據(jù)此公式，分光晶體選定后（即2d已確定）對(duì)某一波長λ的某一元素的特征X射線，只有在符合上式的θ角可以檢測(cè)到，而其他元素的特征X射線由于其波長λ不符合上述公式，因此該θ角度方向檢測(cè)不到。分光晶體可以是平面晶體，此時(shí)采用平行板準(zhǔn)直器將樣品的X熒光變成平行光投射到晶體上，稱作平行分光法；也可采用具有聚焦作用的曲面晶體（彎晶）進(jìn)行分光，稱作聚焦分光法（尤其適合原子序數(shù)較小的輕元素）。圖1-2兩種分光系統(tǒng)的原理圖。

特征X射線的波長是與元素種類一一對(duì)應(yīng)的，依靠波長色散將物質(zhì)樣品X熒光中不同波長的特征X射線分開并檢測(cè)，就可以確定物質(zhì)中含有哪些元素，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)中所含元素種類的定性分析。

另一方面，各元素特征X射線的強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)特征X射線的光子數(shù)）則與該樣品中各元素的百分含量成正比，即樣品中某元素含量愈高，則其發(fā)出的特征X射線的光子數(shù)/秒愈多，即滿足下述公式：

C_i=A_iI_i+B_i……………………（2）

其中C_i為第i種元素（或其化合物）的含量百分比，I_i為檢測(cè)到的該元素的特征X射線強(qiáng)度，常數(shù)A_i和B_i則通過標(biāo)樣檢測(cè)制作工作曲線確定，A_i為工作曲線的斜率，B_i為工作曲線截距。用標(biāo)樣制作工作曲線的過程稱作儀器的標(biāo)定。標(biāo)定過程中，對(duì)一組含量已知的標(biāo)樣進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)某一元素i而言,標(biāo)樣中該元素的含量C_i已知，特征X射線強(qiáng)度I_i通過分光檢測(cè)得到，測(cè)定若干個(gè)標(biāo)樣后通過線性擬合，即可計(jì)算出（2）式中每種元素的工作曲線的斜率A_i和截距B_i。完成標(biāo)定后，即可通過檢測(cè)未知樣品中各被測(cè)元素特征X射線的強(qiáng)度，根據(jù)（2）式計(jì)算出該未知樣品中各被測(cè)元素的含量，實(shí)現(xiàn)未知樣品的定量分析。

實(shí)際上，某一元素的特征X射線強(qiáng)度還受到其它元素原子的吸收和增強(qiáng)作用的影響，這種原子間的吸收和增強(qiáng)作用稱作基體效應(yīng)。由于基體效應(yīng)的存在，某一元素的特征X射線強(qiáng)度并非只與該元素的含量有關(guān)，也在一定程度上受到其它元素含量的影響，也就是說（2）式中的A_i、B_i并非常數(shù)，公式（2）應(yīng)修改成公式（3）

C_i=A_ijI+B_ij………………（3）

其中A_ij=A_i（k′_ijC_j+1）+B_i(k〞_ijC_j+1)………………（4）

公式（4）為一組多元一次聯(lián)立方程式，其中k′_ij和k〞_ij表示元素j對(duì)被測(cè)元素i的基體校應(yīng)影響因子。為了求解（3）式和（4）式，經(jīng)過國際X熒光分析界幾代人的努力，大致有以下幾種典型方法：

1. 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法：通過測(cè)定一定數(shù)量的一組標(biāo)樣（該組標(biāo)樣的元素含量應(yīng)打破相關(guān)性），采用非線性最小乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型等各種多次疊代的數(shù)學(xué)方法求解，作出工作曲線。

采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法的定量分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，使用較為廣泛。但是為了提高儀器標(biāo)定的準(zhǔn)確性，一般需要較多的標(biāo)樣，而且被分析的元素（或化合物）種類愈多，需要的標(biāo)樣數(shù)量就愈多。

2. 基本參數(shù)法：根據(jù)儀器的有關(guān)參數(shù)和元素原子間基體效應(yīng)的基本數(shù)據(jù)等依靠理論計(jì)算和對(duì)純?cè)兀ɑ蚣兓衔铮┰噭┑臏y(cè)定求?。?）式中的影響因子，實(shí)現(xiàn)定量分析。由于儀器結(jié)構(gòu)變化等種種原因，此種方法的定量精度尚不夠高，一般用于無標(biāo)樣時(shí)作半定量分析。

3. 理論α系數(shù)法：此法介于上述兩種之間，現(xiàn)已日趨成熟并已實(shí)用化，在X熒光光譜儀和采用半導(dǎo)體探測(cè)器的較高檔的X熒光能譜儀中，均已做成定量分析軟件普遍采用。采用此種定量分析方法顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以大大減少儀器標(biāo)定用的標(biāo)樣數(shù)目，一般用3—5個(gè)標(biāo)樣即可實(shí)現(xiàn)正確的多元素定量分析。從而大大的減少了標(biāo)樣制作和分析的工作量及費(fèi)用，特別是在環(huán)保、生物試體分析等制作標(biāo)樣十分困難的應(yīng)用領(lǐng)域，不可能采用需要眾多標(biāo)樣的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，理論α系數(shù)法具有廣闊的應(yīng)用前景。