什么是XRF能量色散X射線熒光光譜儀的基體和干擾效應？

XRF能量色散X射線熒光光譜儀的基體和干擾效應

a) 激發輻射的散射過程將影響樣品中元素的特征輻射強度，這是由于散射過程將影響光譜的背

景。此外，還存在兩個主要的效應：

b) 樣品中激發輻射被吸收和由此產生的或由其它元素（基體）發射的熒光輻射。

c) 樣品中其它元素的次級激發（增強）。

— 塑料材料：在塑料樣品中基體將影響分析物的特征X射線強度，主要來自：

— 初級輻射的散射（主要是不連續的），它對背景光譜有很大的貢獻

— 熒光輻射中的吸收，這主要是由PVC中的Cl，添加劑元素如Ca, Ti, Zn, Sn等，及來源于

阻燃劑中的Br 和Sb

— 由Sb, Sn, 和 Br等元素引起的次級激發

— 金屬：在金屬樣品中由初級激發引起的散射并不起重要的作用，基體效應主要是由吸收和次

級激發引起，對于不同的金屬基體這些效應也并不盡相同，下面列出了不同基體中的一些

典型的元素：

— Fe 合金: Fe, Cr, Ni, Nb, Mo, W, …

— Al合金: Al, Mg, Si, Cu, Zn, …

— Cu合金: Cu, Zn, Sn, Pb, Mn, Ni, Co, …

— 焊料合金: Pb, Cu, Zn, Sn, Sb, Bi, Ag, ...

— Zn合金: Zn, Al, …

— 貴金屬合金: Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Cu, Zn, …

— 電子元器件和印刷電路板：原則上包括聚合物和金屬中發生的所有效應。

d) 另外，樣品中測試元素的特征譜線的強度會受到其它元素的干擾，典型的干擾如下：

— 鎘：可能的干擾來自溴，鉛，錫，銻

— 鉛：可能的干擾來自溴

— 汞：可能的干擾來自溴，鉛，以及樣品中高濃度的鈣和鐵

— 鉻：可能的干擾來自氯

— 溴：可能的干擾來自鐵及鉛

e) 基體效應對檢出限（LOD）的影響

樣品的均勻性

XRF 分析點體現出來的均勻性取決于材料受儀器激發的體積內樣品的物理均勻性。當測試樣品

均勻性時以下三條可以應用。

a) 大表面樣品（適用所有樣品）： — 為了 XRF 分析進行測試樣品均勻性評估是顯而必要而且很有用的。例如，任何在顏色。

形狀和外表都比較均勻的物體就沒有必要在測試前要進行機械制樣。典型的測試可用大而

長的塑料物如 CRT 監控盒、塑料殼、厚帶、金屬合金等。任何有關測試物的附加信息都可

以建立它的均勻性，例如，許多塑料和金屬表面都有涂層。有的塑料表面被金屬化，測試

樣品被包在里面，這種情況下需要將樣品作一定程度的拆解，用無涂層或未金屬化的塑料

來測試。金屬表面可能鍍了別的金屬，如鍍鋅鋼、鍍鎘鋼、鍍鉻鋼和鍍鉻鋁。這些鍍上去

的金屬相對來說會有較高讀數，可能鉻會低一點，因為通常鍍鉻層非常薄。如果要分析基

材，那么所有的涂層都應該去掉。

b) 小表面樣品：

— 小的電子部件也可以認為是均勻的，只要分析物能被儀器激發，而且分析的只是被選中的

部位，樣品也會顯示出均勻性，如塑料封裝、單獨的焊錫或聚合物/環氧樹脂的單獨區域。

當分析基材時，要特別小心避免金屬鍍層、聚合物涂層或油漆的干擾，如果有涂層應把涂

層用物理的方法移走。

c) 涂層和薄樣品：

— 太小或太薄的樣品容易造成質量或厚度的損失而導致結果不可用。測試這樣的小質量樣品

（如小螺釘）時要把樣品放在樣品杯里，同樣，測試薄樣品時應該把樣品重疊堆放直到其厚度

達到測試所需的最小厚度，然后按常規測試。一般的規則是所有樣品應該全部覆蓋光譜的測試

窗口，聚合物和輕金屬如 Al、Mg 或 Ti 最小厚度要 5mm，液體厚度最小 15mm，其它合金最小

1mm。細電線和帶狀電纜的絕緣不能當作均勻的，要先把金屬導體抽走再測量。另一方面，所

有直徑大于 5mm 的帶銅線芯的電源線都可以認為是均勻的。金屬可以分離后再測量。如果操作

人員知道材料的結構和光度計可以校準用于分析如此復雜的表層結構，那么一些金屬涂層也可

以被分析。例如，涂層已經知道是 SnAgCu（全部鍍金）銅（全部鍍金）。錫合金可以用于分析，

只要儀器能夠對這一類的樣品進行校正。通常可以接受多數的 XRF 靈敏度高設備是不能檢測的

到轉化涂層中 Cr 的，除非涂層至少有幾百個 nm 的厚度。由于不同儀器對不同樣品要求尺寸的

變化，建議光度計的操作者向儀器手冊或者廠家請教樣品最小尺寸/質量/厚度條件的要求

總結：檢測目標可以被認為是一致的并且可以進行非破壞性分析，如果出現以下情況：

· 樣品沒有著色或者鍍金并且用眼睛看顏色是相同的和貫通一致的。

· 從結構和設計來看樣品并沒有另外看出是不一致的

· 薄涂層的頂層從只有一個基體中分離出來，可以用來分析，并且這個設備是用了校準已知基體的

當用到任何 XRF 設備時候，如果目標的設計允許的話，建議對樣品的測試要多于一個部位。任

何統計學上儀器間重要的差別都可能意味著存在著不均勻。如果如何一次重復實驗的結果表明

測試材料的不均勻的話，建議用破壞性的分析方法。