X-荧光光谱仪的工作原理

	1．仪器工作原理说明


	 


	 XRF就是X射线荧光光谱分析仪(X Ray Fluorescence Spectrometer) 。 人们通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫X射线荧光 ，而把用来照射的X射线叫原级X射线。


	 当能量**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，激发态原子寿命约为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。


	 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，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光(特征X射线)，其能量等于两能级之间的能量差。 


	 特征X射线荧光产生：  碰撞→跃迁↑(高) →空穴→跃迁↓(低)


	 不同元素发出的特征X射线荧光能量和波长各不相同，因此通过对其的能量或者波长的测量即可知道它是何种元素发出的，进行元素的定性分析。线强度跟这元素在样品中的含量有关，因此测出它的强度就能进行元素的定量分析。


	 通过实验验证，在一定范围内，镀层越厚，测试的X荧光的强度越大；但当镀层厚度达到一定值时，测试的X荧光的强度将不再变化。换而言之，就是镀层厚度测试是有限的，过厚的镀层样品将被视为无限厚。


	 由于X射线具有穿透性，多镀层分析时，每一层的特征X射线在出射过程中，都会互相产生干扰。随着镀层层数的增加，越靠近内层的镀层的检测误差越大；同时外层镀层由于受到内层镀层的影响，测试精度也将大大下降。为解决多镀层的影响，在实际应用中，多采用实际相近的镀层样品进行比较测量（即采用标准曲线法进行对比测试的方法）来减少各层之间干扰所引起的测试精度问题。


	2. 软件工作架构图


	 


	 


	     EDX－1000型号光谱仪采用了目前国际上较先进的软件算法，基本参数法（FP）。善时公司经过近10年的开发和完善，使软件已经具备了完善的使用内容外，还具备强大的教学和科研开发功能。


	 


	 


	 


	下面是关于光谱仪和软件的简单介绍：


	EDX-1000型号光谱仪软件算法的主要处理方法


	1) Smoothing谱线光滑处理


	2) Escape Peak Removal 逃逸峰去除


	3) Sum Peak Removal  叠加峰去除


	4) Background Removal  背景扣除


	5) Blank Removal  空峰位去除


	6) Intensity Extraction  强度提取


	7) Peak Integration  图谱整合


	8) Peak Overlap Factor Method  波峰叠加因素方法


	9) Gaussian Deconvolution  高斯反卷积处理


	10) Reference Deconvolution  基准反卷积处理


	软件开发的过程中我们参考了如下文献（FP References）


	(a) “Principles and Practice of X-ray Spectrometric Analysis,” 2nd Edition, by E.P. Bertin, Plenum Press, New York, NY (1975).


	(b) “Principles of Quantitative X-Ray Fluorescence Analysis,” by R. Tertian and F. Claisse, Heyden & Son Ltd., London, UK (1982).


	(c) “Handbook of X-Ray Spectrometry: Methods and Techniques,” eds. R.E. van Grieken and A.A. Markowicz, Marcel Dekker, Inc., New York (1993).


	(d) “An Analytical Algorithm for Calculation of Spectral Distributions of X-Ray Tubes for Quantitative X-Ray Fluorescence Analysis,” P.A. Pella, L. Feng and J.A. Small, X-Ray Spectrometry 14 (3), 125-135 (1985).


	(e) “Addition of M- and L-Series Lines to NIST Algorithm for Calculation of X-Ray Tube Output Spectral Distributions,” P.A. Pella, L. Feng and J.A. Small, X-Ray Spectrometry 20, 109-110 (1991).


	(f) “Quantification of Continuous and Characteristic Tube Spectra for Fundamental Parameter Analysis,” H. Ebel, M.F. Ebel, J. Wernisch, Ch. Poehn and H. Wiederschwinger, X-Ray Spectrometry 18, 89-100 (1989).


	(g) “An Algorithm for the Description of White and Characteristic Tube Spectra (11 ≤ Z ≤ 83, 10keV ≤ E0 ≤ 50keV),” H. Ebel, H. Wiederschwinger and J. Wernisch, Advances in X-Ray Analysis, 35, 721-726 (1992).


	(h) “Spectra of X-Ray Tubes with Transmission Anodes for Fundamental Parameter Analysis,” H. Ebel, M.F. Ebel, Ch. Poehn and B. Schoβmann, Advances in X-Ray Analysis, 35, 721-726 (1992).


	(i) “Comparison of Various Descriptions of X-Ray Tube Spectra,” B. Schoβmann, H. Wiederschwinger, H. Ebel and J. Wernisch, Advances in X-Ray Analysis, 39, 127-135 (1992).


	(j) “Relative Intensities of K, L and M Shell X-ray Lines,” T.P. Schreiber & A.M. Wims, X-Ray Spectrometry 11(2), 42 (1982).


	(k) “Calculation of X-ray Fluorescence Cross Sections for K and L Shells,” M.O. Krause, E.Ricci, C.J. Sparks and C.W. Nestor, Adv. X-ray Analysis, 21, 119 (1978).


	(l) X-Ray Data Booklet, Center for X-ray Optics, ed. D. Vaughan, LBL, University of California, Berkeley, CA 94720 (1986).


	(m) “Revised Tables of Mass Attenuation Coefficients,” Corporation Scientifique Claisse Inc., 7, 1301 (1977).


	(n) "Atomic Radiative and Radiationless Yields for K and L shells," M.O. Krause, J. Phys. Chem. Reference Data 8 (2), 307-327 (1979).


	(o) “The Electron Microprobe,” eds. T.D. McKinley, K.F.J. Heinrich and D.B. Wittry, Wiley, New York (1966).


	(p) “Compilation of X-Ray Cross Sections,” UCRL-50174 Sec II, Rev. 1, Lawrence Radiation Lab., University of California, Livermore, CA (1969).


	(q) “X-ray Interactions: Photoabsorption, Scattering, Transmission, and Reflection at E = 50-30,000 eV, Z = 1-92,” B.L. Henke, E.M. Gullikson and J.C. Davis, Atomic Data and Nuclear Tables, 54, 181-342 (1993).


	(r) “Reevaluation of X-Ray Atomic Energy Levels,” J.A. Bearden and A.F. Burr, Rev. Mod. Phys., 39 (1), 125-142 (1967).


	(s) “Fluorescence Yields, ?k (12 ≤ Z ≤ 42) and ?l3 (38 ≤ Z ≤ 79), from a Comparison of Literature and Experiments (SEM),” W. Hanke, J. Wernisch and C. Pohn, X-Ray Spectrometry 14 (1),43 (1985).


	(t) “Least-Squares Fits of Fundamental Parameters for Quantitative X-Ray Analysis as a Function of Z (11 ≤ Z ≤ 83) and E (1 ≤ E ≤ 50 keV),” C. Poehn, J. Wernisch and W. Hanke, X-Ray Spectrometry 14 (3),120 (1985).


	(u) “Calculation of X-Ray Fluorescence Intensities from Bulk and Multilayer Samples,” D.K.G. de Boer, X-Ray Spectrometry 19, 145-154 (1990).


	(v) “Theoretical Formulas for Film Thickness Measurement by Means of Fluorescence X-Rays,” T. Shiraiwa and N. Fujino, Adv. X-Ray Analysis, 12, 446 (1969).


	(w) “X-Ray Fluorescence Analysis of Multiple-Layer Films,” M. Mantler, Analytica Chimica Acta, 188, 25-35 (1986).


	(x) “General Approach for Quantitative Energy Dispersive X-ray Fluorescence Analysis Based on Fundamental Parameters,” F. He and P.J. Van Espen, Anal. Chem., 63, 2237-2244 (1991).


	(y) “Quantitative X-Ray Fluorescence Analysis of Single- and Multi-Layer Thin Films,” Thin Solid Films 157, 283 (1988).


	(z) “Fundamental-Parameter Method for Quantitative Elemental Analysis with Monochromatic X-Ray Sources,” presented at 25th Annual Denver X-ray Conference, Denver, Colorado (1976).


	 


	3．软件界面


	1）软件界面


	图谱可以任意调整大小，便于在研发过程中盲样分析时对各种元素的寻找。


	 


	(2)参数设定界面


	 


	包含了尽量多的参数设定窗口，可以方便使用人员，尤其是研发人员对软件和分析结果状态的了解。


	 


	 


	4. 稳定性分析数据