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      科普:XRF分析儀使用指南


        來源: 日立分析儀器 時間:2021-08-24 編輯:儀器儀表WXF
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      XRF分析是一項成熟的技術,用于在整個行業范圍內驗證鍍層的厚度和成分。其基本的無損性質,加上快速測量和結構緊湊的臺式儀器等優點,能實現現場分析并立即得到結果。


      雖然XRF技術以簡單易用而聞名,但與任何其他分析技術一樣,也有可能出錯。錯誤使用儀器可能會導

      致結果準確性變差和工作流程效率變低。電鍍厚度驗證也比其他XRF應用略顯復雜,由于所測零件為電鍍零件,因此儀器的幾何結構和零件形狀本身會對分析產生一定的影響。


      考慮到這一點,本指南旨在作為利用XRF進行電鍍分析的多合一參考手冊。如需了解XRF的工作原理請參閱相關解釋部分。如需了解最佳實踐的具體實施方法以縮短工藝時間而不損失精密度,請參閱測試效率部分。如未獲得預期結果,請首先快速檢查可能導致錯誤的因素。


      日立在為電鍍車間設計XRF光譜儀方面擁有超過45年的經驗。在此期間,電鍍技術和XRF儀器均有進步。我們希望本指南能夠幫助用戶確保其產品符合當今應用領域的嚴格規范要求。


      一、XRF光譜儀內部的結構是什么

      在我們討論如何使用戶的分析儀發揮最佳功能之前,最好先了解一下典型XRF儀器的主要部件。


      該圖顯示XRF光譜儀的主要部件:


      XRF光譜儀的主要部件


      用紅色突出顯示的部件將在本指南中進一步討論。對每個部件的簡單解釋如下:


      X射線管:儀器的一部分,產生照射樣品的X射線。


      光圈:光圈是引導X射線指向樣品的裝置的第一部分。XRF儀器中的光圈將決定光斑尺寸——正確的光圈選擇對精密度和測量效率至關重要。


      探測器:與相關電子設備一并處理從樣品中激發出的X射線:探測X射線的能量和強度。本指南中將進一步討論不同類型的探測器。


      對焦系統:確保每次測量中X射線管、零部件和探測器間的X射線可測量且幾何光路連續一致;否則會導致結果不準確。


      相機:幫助用戶精確定位測量區域。某些情形下相機用于向自動操作模塊提供圖像信息,或包括放大圖像以精確定位需要測量的區域。


      樣品臺:樣品可放置于固定或可移動的樣品臺上??焖倩蚵僖苿訉τ谡业綔y試位置至關重要,隨后聚焦于準確的區域進行測量。工作臺移動的精準度是帶來測試定位準確的一個因素,并進而貢獻于儀器的整體準確度。


      1、XRF基礎知識


      XRF指X射線熒光,是一種識別樣品中元素類型和數量的技術。對于鍍層分析,儀器將此信息轉換為厚度測量值。


      在進行測量時,X射線管產生的高能量x射線通過光圈聚集,并照射在樣品非常小的區域(該區域的大小為光斑尺寸)。這些X射線與光斑內元素的原子相互作用。下圖對此做出圖示:


      X射線與光斑內元素的原子相互作用


      該圖展示一個單原子,其中心原子核為黃色,紅色電子位于軌道上。當進行X射線分析時,入射的X射線會將其中一個內層電子逐出軌道。上一級軌道上的電子將立刻遷入,填補空穴。在此過程中,這個電子以發射X射線的形式釋放能級間的多余能量,而探測器探測出的正是此種特征X射線。因為特征X射線的能量對于每種元素而言都具有唯一性,所以儀器可根據探測出的X射線能量告知我們其源于何種元素。在不同能量段探測出的X射線強度與樣品中的元素含量相關。這個信息用于計算厚度和成分。


      XRF厚度范圍

      下圖給出XRF技術的可測厚度范圍


      XRF技術的可測厚度范圍


      XRF技術的最小檢測厚度為大約1nm。如果低于這個水平,則相應的特征X射線會淹沒于噪聲信號中,無法對其進行識別。最大范圍約為50um左右。如果在該水平之上,則鍍層厚度將導致內層發射的X射線無法穿透鍍層而到達探測器。即厚度的任何進一步增加都不會導致更多的X射線到達探測器,因此厚度達到飽和無法測出變化。


      下圖給出不同元素的上限和下限概念:

      不同元素的上限和下限


      2、準直器


      關鍵詞:科普 XRF分析儀 使用指南    瀏覽量:3656

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