摘要：X荧光光谱法能够多元素同时测定，快速、准确，重现性好，精度高，广泛应用于地质、矿山、冶金、建材等领域。然在实际测定过程中，其检测准确度受到多种因素的影响，需要严格加以控制。因此文章就X荧光光谱仪对金属材料样品测量准确度影响因素分析。
关键词：X荧光光谱仪；金属材料；样品测量；准确度；影响因素
X荧光光谱技术（XＲF技术）最先在生物化学、生命科学及环境科学领域中广泛应用。近些年将该仪器引入到地质科学研究的部分领域后，在岩石、非金属矿物及一些金属矿物的半定量分析方面表现优越，极大地提高了测试分析的准确性和时效性。因此探究X荧光光谱仪对金属材料样品测量准确度影响因素十分必要。
一、X荧光光谱仪工作原理
使用Ｘ射线直接照射试样，测定由此产生的２次射线（Ｘ射线荧光）的能量强度。特征Ｘ射线的产生机制：低能级由于外在的轰击出现电子空位，原子处于不稳定的激发状态，高能级电子向下跃迁，多余的能量以光子的形式释放出来，该光子的能量在Ｘ射线范围。特征波长不随外加电压而变化，取决于元素种类所决定的能极差。荧光Ｘ射线：入射Ｘ射线使内层电子冲出层外产生空位，形成不稳定状态（激励状态），为达到稳定状态，外层电子进入空位，发射出能量。这个能量就是荧光Ｘ射线。他们根据电子的轨道，称为Ｋ，Ｌ，Ｍ线系和α，β，γ线，或合起来称为Ｋα线，Ｌβ线等。荧光Ｘ射线是特性Ｘ射线的一种，具有元素固有的能量（波长）。
ＥＤＸ上使用半导体检测器，当Ｘ射线入射，生成电子－空穴时，产生电荷。电荷与入射Ｘ射线的能量成比例，测定电荷的量（再变换为电压进行时间分解）就能判断入射Ｘ射线的能量，而且这个能量是元素固有的Ｘ射线（特性Ｘ射线），由此可知试样中所含的元素。由于电子－空穴对也产生热能量，在常温下不能与Ｘ射线入射所产生的能量相区别。为此，需用液态氮（－196℃）。当然，半导体检测器必须要制冷才能正常工作，而且，液氮制冷更有效的消除热激发产生的噪声。
二、X荧光光谱仪测量准确度的影响因素
（一）样品因素
X荧光光谱仪属于无损测试仪器，无需进行特殊的前处理便能对测试样本实施测量是其最大优势，能使测量结果快速得出。然而，测试样品是否有干扰素，样品是否均质材料，样本大小、形态是否与要求相符，以及样品是否氧化等，均会对测量结果的准确度产生影响。（1）非均质样品：表面有电镀层或者涂附层、表面有重金属污染，均属于非均质样品的常见表现。如果表面为重金属，则需要清除掉重金属后再实施测量。若有电镀层依附在金属表面，则需要对内部金属的其它金属元素指标进行测试，尽量刮去表面的镀层后再实施测试。（2）样本大小：根据X荧光光谱仪光斑的大小对样品的大小进行区分，当样品能够被光斑完全照射，且样品厚度与要求相一致，那么可在测试室直接对样本进行测量。光斑不能够完全照在样品上，如果光斑比样品大，则可以把样品放入样品杯内，待达到一定量时，不留空隙，将其压紧，随后实施分析。如果样品厚度相对较薄，可堆放类似的的小样品，从而可达到最小样品的厚度限值，并能给予有效分析。一般情况下，所有样本需完全在光谱测量范围内，针对一些轻金属与高分子样品，如钛、镁和铝等厚度至少为5毫米；如果是液体样品，则至少要15毫米；如果是其他的合金样本，则至少要1毫米厚。（3）样品形态：如果样品为液体样品，可向特定的样品杯内置入液体样品，选用特殊的密封材料将其密封好，然后送至测试室对样品杯进行测量。如果样品为石灰、粉尘和矿粉等粉末样品，可在样品杯内倒入粉末样品，样品重量约7g即可，盖住样品杯底约10毫米后，随后对其实施测量。可实施压片法，能有效确保结果的准确性。如果样品为铝合金、铜合金等固体样品，可将其测试表面磨光滑。实施前，禁止用手触碰抛光的表面，避免表面沾有油污，导致测量精度受影响。
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（二）干扰素的影响
对样品实施分析时，待测元素的谱线和干扰元素的谱线能够相重合，使得容易扩大测得强度，影响分析结果。通常，看元素谱线的干扰并非相对困难，首要任务便是对易干扰、常见元素的干扰情况，以及谱线位置情况进行掌握，判断样本测试图谱时，最为关键的是，若有某元素存在，则它能同时存在多个位置的多条谱线，看不低于两条的谱线，若Cu，则需对CbLbl与CaLa这两条进行查看。若Cu元素真的含有，那么两条谱线变会有较为显著的波峰出现；若Cu元素真的含有且被其它元素所干扰而发生偏大情况，那么两条谱线都会有波峰出现，这样会出现两条谱线所测试出来的结果都相对较大。针对此情况，建议采用以下方法规避其问题的发生，即：①采取数学校正，现代设备上都有数学校正程序；②对仪器测量条件适当选取，从而能使仪器分辨效果提升；③规避干扰线，尽可能选用无干扰的谱线作为分析线。
（三）样品表面的影响
样品表面暴露于空气中容易发生氧化情况，XRF属于表面分析方法，伴随时间的增长，容易使本品分析结果不断呈上升趋势，实施测量前需先磨掉氧化膜。样品表面的光泽程度能够影响分析结果，如果样品表面凸凹不平，不光滑，都会对测量结果产生影响，因此要尽量能磨平表面。
（四）工作曲线的影响
工作曲线其实就是样品中含有元素质量百分含量和元素X射线强度的关系曲线，经工作曲线，把测量得出的特征X射线强度转变为浓度，使得工作曲线能严重影响测量结果。（1）对工作曲线进行制作的样品。XRF基本上属于相对测量，需把标准样品看作测量基准，待测样品和标准样品的条件要保持相同。标准样品需具备充足的稳定性和均匀性，分析样品和控制样品的分析方法与冶炼过程存在差异，其量值无法溯源，稳定性和均匀性无法保证。（2）工作曲线的适用范围。对工作曲线选取时，需要对工作曲线的适用范围加强注意，通常应用范围应落在绘制曲线应用的标准样品的浓度范围内。举例：500至1000μg/g为对曲线绘制时所应用的标样浓度，就要测试样本中的Cu含量不低于1000μg/g或者未超过500μg/g。如果测试点落在工作曲线外延位置，则会严重影响测量结果，导致其产生误差。
（五）环境温湿度的影响
X荧光光谱仪测量过程中，环境温湿度对测量结果的准确度影响较大，样品温度与测量结果的影响呈正相关性。当测量环境的温度湿度较高时，样品温度湿度较高，测定结果则相对较高，特别是对于低硫样品，测定过程中温度对样品测试结果的影响较大，结果存在明显的波动性。建议安装测试温度控制装置，并安装改进样品温度自动校正曲线，在测量过程尽量保证温湿度适宜，处于适宜的测定温湿度范围，有助于保证测定结果的准确性。
（六）人为因素的影响
在测量过程中，人为因素是影响测量结果准确度的重要因素。操作人员对仪器设备的熟练掌握，是保证测量准确的基础。而检测时操作人员的工作状态、工作责任心等也都会影响测定结果的准确性。针对X荧光光谱仪测量的操作人员，需要机遇有效的培训措施，保证熟练掌握设备参数及测量流程，确保测量的全过程符合测量基本要求。
综上所述，X荧光光谱仪在金属冶炼中属于常用筛查仪器，具有快速性优势，且操作便捷。为使测量准确度提升，需要保证表面光滑平整，X射线无法穿透样本厚度，应为均值材料，X荧光光斑投影面积比测试样品最小面积小等。在实施期间，需要对上述影响因素情况加以注意，只有这样才能显著提升X荧光光谱以的测量准确度。
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[3]黎易.X射线荧光光谱仪在珍珠检测中的应用[J].大众科技，2017，19（04）
论文作者:王存月,李美,吕华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：样品论文; 测量论文; 射线论文; 荧光论文; 光谱仪论文; 准确度论文; 元素论文; 《基层建设》2018年第12期论文;