X熒光光譜儀由于具有分析快速、制樣簡單,準確度高、對環境無污染等優點,現已廣泛應用于各個領域,成為理化檢驗不可或缺的設備。X熒光光譜分析的發展歷史較長,是隨科技的全面進步,進行了無數次的革命性的改進,其硬件及軟件由初的單純定性發展直至今天的精確的定量分析。
正是由于這些時代的烙印,才使得人們習慣了引用學習,照搬一些現成的成果,才忽略了儀器發展的新技術及新水平,使得有些人在X射線熒光光譜分析工作中,存在一些認識上的誤區,對我們的儀器使用及儀器效能的發揮起到了負面的作用,有些還對儀器的使用壽命產生了影響。
由于X射線熒光的能量比較大,樣品被激發后,產生的特征X射線極易被吸收,而從樣品中發射出來的熒光很少,也即是熒光產額很少。因此采用X熒光光譜儀測量微量元素,不是特長,因此不要把精力過分地放在低含量元素分析上。
同理,對于輕元素,如硼、碳、氮、氧等,也不要指望有多好的檢出限;但對于高含量的輕元素分析,卻有很高的精度。
本人曾分析生鐵中3%左右的碳,標準偏差不超過0.1%;分析鉬鐵中60%左右的鉬,誤差不超過0.2%;分析硅石中90%左右的二氧化硅的含量,誤差不超過0.3%等。而對微量元素,鎂的檢量限,低于0.01%,峰幾乎沒有了;鈉,低于0.05%,峰也沒了,連強度都沒了還怎么測?由此說明X熒光光譜儀適合于高含量分析,而不適合微量元素的分析。
經常有些調研、參觀的應用人員問我:你用X熒光光譜儀分析什么樣品?
我對他說,你應該問我什么不能用熒光分析。什么意思?就是幾乎任何樣品都可以用熒光分析,但不是全部元素。
例如:鐵礦石,你沒必要分析其中的氟、硼等,測也測不準,又如錳鐵合金,壓片測錳元素測不準,你可以測其它元素如硅、錳、磷等還是很準的。又如螢石,你可能氟測不準,但你可以測量元素其它元素。
當然以上都要進行強度校正,如果系數過大,也可以采用參考濃度校正。
往往我們的一些用戶在儀器使用過程中,按照廠家提供的說明書去使用儀器,我不反對這么做,但要具體情況具體分析,否則有些操作會對儀器產生負面的影響。
例如:1個3千瓦功率的儀器,在分析條件設置時,非要對輕元素采用30KV-100mA;而對重元素非要采用60KV-50mA的條件設置,致使儀器在極限條件下工作,如果是新儀器,這樣操作肯定會影響儀器的使用壽命;如果是老儀器,可能就要了儀器的老命了。
其實我們就采用折中的方式,就用50KV-50mA就很好,因為很少有樣品必須要你這樣去分析,如果實在沒辦法,你買一個更大功率的儀器去分析,這樣會極大的提高儀器的使用壽命。還有的儀器,采用固態高壓發生器,一會把功率調到60KV-10mA;一會又30KV-100mA,來回折騰高壓發生器,象做破壞性試驗,這些理論上完全可以,就像1個人可以百米沖刺一樣,如果時時百米沖刺地跑路,人會累死,儀器也強不了多少。
所以我們一定要體諒儀器的能力,不要一下耗盡它的全部性能,只有讓儀器輕松工作,它才不容易“生病”。
如果對樣品不甚了解,請不要將未處理的樣品直接采用X熒光光譜分析,否則可能對你儀器造成致命的傷害。
例如:樣品中含有揮發性酸,如鹽酸、醋酸(樣品夾雜測量中,樣品用酸處理,揮發不干凈)等,這些樣品一旦進入儀器內部在抽真空時,揮發到晶體、X光管、探測器等,都會都會造成致命的傷害;如果環境酸性物質多,也同樣會造成儀器的損傷。
還有1個就是水分,樣品未經過烘干處理,帶有水分進入儀器,也會揮發,日積月累也會腐蝕儀器,如有些用戶,儀器沒使幾年,光管鈹窗破了;晶體潮解了;探測器窗口破了等問題,其中有些就是用戶沒有注意樣品存在的危險性,如爐渣中的硫化物,都能聞到刺鼻氣味,還壓片分析,豈不知對儀器的傷害有多嚴重。
關于粉末壓片的樣品制備,過去一直采用鋁杯法,隨機誤差大,硼酸襯底法誤差更大,一次偶然的參觀,發現了粉末塑料環法的優勢,某鐵合金廠,在分析錳鐵合金時,含量高達80%的錳元素,所有雙樣絕對誤差控制不超過0.1%!這是我從來沒有想到粉末壓片能夠達到如此的精度。如果誰的其它方式粉末壓片精度能超過他們,請不吝賜教,我認為這是絕無僅有的。
有些用戶在建工作曲線時,總是認為很簡單,特別是粉末壓片法。一般來說輕元素對重元素的吸收是永恒的,至于增強就不一定了,所以建議大家還是考慮基體校正,可以使你的分析誤差更小。當然了,如果你標準樣品少的話,不要采用經驗系數法進行全元素校正,這樣會給你1個虛假的“完美曲線”的陷阱,因為這完全是數學計算出來的,如果分析的樣品非與標樣類似,可能產生更大的誤差。
在熔融法制樣時,大家通常采用四硼酸鋰單一或四硼酸鋰+偏硼酸鋰混合熔劑作為熔劑,但只是按大家通用模式或廠家提供的比例。其實我們應該按照樣品的性質、需要分析的元素來衡量采用什么熔劑或熔融溫度、時間等。
例如:如果分析樣品中的氟,你好的方法是采用低熔點的熔劑(甚至添加助熔劑、如氯化鈉等降低熔點)熔融,以免氟的揮發;
反之如果你熔融難熔的物質,如鉻礦等,你必須提高熔融溫度來保證樣品熔融完全。
這些靈活的熔融方式包括:熔劑的選擇;熔融溫度的選擇,熔融時間的選擇,樣品熔融流動性的控制,樣品的揮發性控制等等。
對于熒光光譜儀來說,德國斯派克一直在這個領域中占據著重要的地位,他們有:直讀光譜儀,輝光放電光譜儀,等離子發射光譜儀,對于熒光方面有:手持式X射線熒光光譜儀和偏振X射線熒光光譜儀。
手持式X射線熒光光譜儀:
偏振X射線熒光光譜儀: