X射线荧光光谱分析的基本原理： 射线荧光光谱分析的基本原理： 射线荧光光谱分析的基本原理

　　当能量高于原子内层电子结合能的高能 X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层 射线与原子发生碰撞时， 电子而出现一个空穴， 电子而出现一个空穴，使整个原子体系处 于不稳定的激发态， 于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为 10-12-10-14s， 10-12-10-14s，然后自发地由能量高的状 态跃迁到能量低的状态。 态跃迁到能量低的状态。这个过程称为驰 豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁， 豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁，

　　bx——测试Na时的相对值 bx——测试Na时的相对值 ——测试Na ——K aK2O——K标准测试时相对发射强度值 ——Na Na标准测试时相对发射强度值 bNa2O——Na标准测试时相对发射强度值 ——K cK2O——K标准溶液浓度 ——Na Na标准溶液浓度 cNa2O——Na标准溶液浓度 ——试料质量 试料质量， m——试料质量，g 6.11.3允许差 6.11.3允许差

　　二.分光光度计比色法 分光光度计采用一个可以产生多个波 长的光源,通过系列分光装置， 长的光源,通过系列分光装置，从而产生 特定波长的光源， 特定波长的光源，光源透过测试半岛体育 半岛官网的样品 后，部分光半岛体育 半岛官网源被吸收，计算样品的吸光 部分光源被吸收， 值，从而转化成样品的浓度。样品的吸 从而转化成样品的浓度。 光值与样品的浓度成正比。 光值与样品的浓度成正比。 因此当某单色光通过溶液时其能量就

　　氧化钾和氧化钠的质量百分数XK2O和 氧化钾和氧化钠的质量百分数XK2O和XNa2O XK2O 按下式计算: 按下式计算: XK2O =cK2O ×ax ÷aK2O ÷10 bx÷ XNa2O =cNa2O×bx÷bNa2O ÷10 式中: 式中: --氧化钾的质量百分数 氧化钾的质量百分数， XK2O—--氧化钾的质量百分数，% XNa2O——氧化钠的质量百分数，% ——氧化钠的质量百分数， 氧化钠的质量百分数 ax——测试K ax——测试K时的相对值 ——测试

　　称取约0.2g试样(m1),精确至0.0001g,置 称取约0.2g试样(m1),精确至0.0001g,置 0.2g试样(m1),精确至0.0001g, 于铂皿中,用少量水润湿, ml～ 于铂皿中,用少量水润湿,加5 ml～7 ml 氢氟酸及15～20滴硫酸(11),置于低温 氢氟酸及15～20滴硫酸(11),置于低温 15 滴硫酸(11), 电热板上蒸发.近干时摇动铂皿, 电热板上蒸发.近干时摇动铂皿,以防溅 失,待氢氟酸驱尽后逐渐升高温度,继续 待氢氟酸驱尽后逐渐升高温度, 将三氧化硫白烟赶尽.取下放冷,加入50 将三氧化硫白烟赶尽.取下放冷,加入50 ml热水,压碎残渣使其溶解,加1滴甲基红 ml热水,压碎残渣使其溶解, 热水 指示剂溶液(2g/L),用氨水(11)中和至 指示剂溶液(2g/L),用氨水(11)中和至 (2g/L),用氨水(11)

　　会被吸收而减弱,光能量减弱的程度和物 会被吸收而减弱 光能量减弱的程度和物 质的浓度有一定的比例关系,即符合朗伯 质的浓度有一定的比例关系 即符合朗伯 尔—比尔定律: 比尔定律 T = I/I0 LogI0/I = KCL 其中： 其中： T 透射比 I 透射光强度 A = KCL I0 入射光强度 A 吸光度

　　又因采用液体试样，试样组分的影响较少, 又因采用液体试样，试样组分的影响较少, 故在各次测定中a是个较稳定的常数， 故在各次测定中a是个较稳定的常数，一 般由于试样浓度较低，自吸可忽略不计， 般由于试样浓度较低，自吸可忽略不计， 于是I=λc， 于是I=λc，并可用相对强度的测量方法 I=λc 进行分析。进行火焰光度分析时， 进行分析。进行火焰光度分析时，把待侧 液用雾化器使之变成溶胶导入火焰中， 液用雾化器使之变成溶胶导入火焰中，待 测元素因热离解生成基态原子，在火焰中 测元素因热离解生成基态原子， 被激发而产生光谱， 被激发而产生光谱，经单色器分解成单色

　　X射线叫Kβ射线…。同样,L层电子被逐出 射线叫Kβ射线… 同样,L层电子被逐出 Kβ射线 ,L 可以产生L系辐射如果入射的X 可以产生L系辐射如果入射的X射线使某元 素的K层电子激发成光电子后L 素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁 到K层，此时就有能量ΔE释放出来，且 此时就有能量ΔE释放出来， ΔE释放出来 ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线形式释放， ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线形式释放， 这个能量是以 产生的就是Kα射线,同样还可以产生Kβ射 产生的就是Kα射线,同样还可以产生Kβ射 Kα射线 Kβ 线，L系射线等.莫斯莱(H.G.Moseley) 发 系射线等.莫斯莱(H.G.Moseley) 现，荧光X射线的波长λ与原素的原子序数 荧光X射线的波长λ

　　的减弱程度与基态原子浓度成正比， 的减弱程度与基态原子浓度成正比，即： A＝k×c(A是测得的吸光度，k是比例系数， c(A是测得的吸光度， 是比例系数， 是测得的吸光度 c是被测试样的浓度）。通过测定试样对 是被测试样的浓度）。通过测定试样对 ）。 入射光的吸收值就可以测出试样的浓度了。 入射光的吸Βιβλιοθήκη Baidu值就可以测出试样的浓度了。 X射线荧光分析 四. X射线荧光分析 X射线荧光光谱作为常规分析手段，始 射线荧光光谱作为常规分析手段， 于20世纪50年代经历了50年的发展，现已 20世纪50年代经历了50年的发展， 世纪50年代经历了50年的发展

　　成为物质组成分析的必备方法之一。 成为物质组成分析的必备方法之一。X射线 荧光光谱分析仪是一种先进的仪器分析方法， 荧光光谱分析仪是一种先进的仪器分析方法， 近一二十年来， 近一二十年来，随着科学技术和计算机技术 的发展，这种分析方法得到日益广泛的应用。 的发展，这种分析方法得到日益广泛的应用。 国外先进国家在水泥科研领域和水泥工业生 产中，已广泛采用X 产中，已广泛采用X射线荧光光谱仪进行水 泥产品及其原材料化学成分分析和生料配料 的控制，取得了良好的效果。 的控制，取得了良好的效果。

　　三.原子吸收光谱法 原子吸收光谱法就是利用基态原子 在吸收其相应的特征谱线波长的光子能 量后，原子外层电子受激， 量后，原子外层电子受激，跃迁到能量 最低的第一激发态,同时由于基态原子对 最低的第一激发态, 光的吸收,使入射光强度减弱. 光的吸收,使入射光强度减弱.而光强度

　　新型干法水泥生产具有产量高、质量稳、 新型干法水泥生产具有产量高、质量稳、 自动化程度高的特点， 自动化程度高的特点，对产品的质量也提出 了更高的要求。 了更高的要求。X射线荧光分析仪具有分析速 度快、检测元素广、精确度高、 度快、检测元素广、精确度高、操作简便等 优点，是现代化水泥企业质量控制的重要分 优点， 析仪器，它可精简化验人员， 析仪器，它可精简化验人员，大大减轻分析 人员的劳动强度， 人员的劳动强度，为生产控制及时提供分析 数据指导生产。作为水泥生产在线质量控制 数据指导生产。 已被广泛采用。 已被广泛采用。

　　成饱和溶液为“缓冲剂” 在试液中加到一 成饱和溶液为“缓冲剂”,在试液中加到一 定量时,则产生的影响是单一恒定值， 定量时 则产生的影响是单一恒定值，可作 则产生的影响是单一恒定值 本底扣除,测钠时,大量的H 本底扣除,测钠时,大量的H2CO3存在可使结 果偏低,可用盐酸酸化试液后加热除去. 果偏低,可用盐酸酸化试液后加热除去.

　　标准中涉及的仪器分析介绍 一.火焰光度法 火焰光度法是按罗马金公式公式进行 定量分析的，I=aXcbd式中I 定量分析的，I=aXcbd式中I为谱线的强 式中 度，c是待测元素的含量，d是与待测元素 是待测元素的含量， 的蒸发、激发条件有关的常数； 的蒸发、激发条件有关的常数；b为自吸 系数，因为用火焰作激发光源， 系数，因为用火焰作激发光源，其温度可 通过控制空气与燃气的流量以保持稳定 通过控制空气与燃气的流量以保持稳定, 稳定

　　是以辐射形式放出，便产生X射线荧光， 是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其 能量等于两能级之间的能量差。因此，X射 能量等于两能级之间的能量差。因此， 线荧光的能量或波长是特征性的， 线荧光的能量或波长是特征性的，与元素 有一一对应的关系。 有一一对应的关系。 K层电子被逐出后,其空穴可以被外层 层电子被逐出后, 中任一电子所填充， 中任一电子所填充，从而可产生一系列的 谱线，称为K系谱线： 谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射 层跃迁到K 的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的 射线叫Kα射线, Kα射线 层跃迁到K

　　氧化钠和氧化钾的测定---火焰光度法 氧化钠和氧化钾的测定---火焰光度法 --氧化钾和氧化钠的测定步骤 1.工作曲线.工作曲线） 工作曲线.比较法 选用一个适当浓度的标准溶液， 选用一个适当浓度的标准溶液，使待测溶 液辐射光谱强度低于该标液。 液辐射光谱强度低于该标液。 3.步骤: 3.步骤: 步骤

　　也可以是辐射跃迁。 也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁 到空穴时， 到空穴时，所释放的能量随即在原子内部 被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子， 被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子， 此称为俄歇效应， 此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无 辐射效应， 辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇 电子。它的能量是特征的， 电子。它的能量是特征的，与入射辐射的 能量无关。 能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴 所释放的能量不在原子内被吸收， 所释放的能量不在原子内被吸收，而

　　器分解成单色光后通过光电系统测量,由于 器分解成单色光后通过光电系统测量 由于 火焰的湿度比较低,因此只能激发少数的元 火焰的湿度比较低 因此只能激发少数的元 因此 素,而且所得的光谱比较简单,干扰较小， 而且所得的光谱比较简单,干扰较小， 火焰光度法特别适用于较易激发的碱金属 及碱土金属的测定. 及碱土金属的测定.在测定中为了稳定火 焰和排除一些元素的干扰， 焰和排除一些元素的干扰，常在测定液中 加入“缓冲剂” 加入“缓冲剂”，如K,Ca,Mg 同时存在彼 此间对测定有影响, 此间对测定有影响,如果把这三种元素配

　　Z有关,其数学关系如下： 有关,其数学关系如下： λ=K(Z-s)λ=K(Z-s)-2 这就是莫斯莱定律，式中K 这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数， 是常数， 因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以 因此,只要测出荧光X射线的波长, 知道元素的种类,这就是荧光X 知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分 析的基础。此外,荧光X 析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应 元素的含量有一定的关系，据此， 元素的含量有一定的关系，据此，可以进 行元素定量分析。 行元素定量分析。

　　黄色,加入10 ml碳酸铵溶液(100g/L),搅 碳酸铵溶液(100g/L), 黄色,加入10 ml碳酸铵溶液(100g/L),搅 拌,置电热板上加热20min～30min.用快 置电热板上加热20min～30min.用快 20min 速滤纸过滤,以热水洗涤, 速滤纸过滤,以热水洗涤,滤液及洗液盛 ml容量瓶中 冷却至室温. 容量瓶中, 于100 ml容量瓶中,冷却至室温.用盐酸 (11)中和至溶液呈微红色, (11)中和至溶液呈微红色,用水稀释至 中和至溶液呈微红色 标线,摇匀.在火焰光度计上, 标线,摇匀.在火焰光度计上,按仪器使用 规程进行测定. 规程进行测定. 6.11.2结果表示: 6.11.2结果表示: 结果表示