实用X射线光谱分析

第1章X射线的物理基础001

1.1X射线的定义001

1.2X射线光谱002

1.2.1连续X射线光谱002

1.2.2原子结构及轨道能级004

1.2.3特征X射线光谱007

1.2.4莫塞莱定律008

1.2.5特征X射线光谱强度间的相对关系009

1.3俄歇效应：伴线010

1.4荧光效应：荧光产额011

参考文献012

第2章X射线的基本性质013

2.1X射线的散射013

2.1.1相干散射014

2.1.2康普顿散射015

2.2X射线的衍射与偏转017

2.2.1布拉格衍射原理017

2.2.2X射线的偏转019

2.2.3镜面反射020

2.2.4全反射020

2.3X射线的吸收021

2.3.1质量吸收或衰减系数022

2.3.2质量吸收或衰减系数与波长及原子序数的关系023

2.3.3吸收限及临界厚度023

2.3.4反平方定律025

参考文献026

第3章X射线的激发027

3.1初级激发027

3.2次级激发028

3.2.1单色激发028

3.2.2多色激发029

3.3互致激发（次生激发）031

3.4激发源032

3.4.1放射性同位素033

3.4.2同步辐射光源035

3.4.3X射线管036

3.4.4二次靶038

参考文献039

第4章X射线的色散040

4.1概述040

4.2波长色散040

4.3能量色散042

4.4非色散044

参考文献047

第5章X射线的探测048

5.1概述048

5.2气体正比型探测器049

5.3探测器的光电转换参数055

5.4闪烁计数器058

5.5固体探测器059

5.5.1锂漂移硅［Si（Li）］探测器060

5.5.2珀尔贴（Peltier）效应062

5.5.3Si?PIN探测器063

5.5.4硅漂移探测器（SDD）064

5.5.5高纯锗（Ge）探测器064

5.6探测效率及能量分辨率065

5.6.1量子计数效率065

5.6.2能量分辨率067

5.7各种常用探测器的比较070

参考文献071

第6章X射线的测量073

6.1测量系统073

6.1.1概述073

6.1.2前置放大器074

6.1.3主放大器074

6.1.4脉冲高度选择器075

6.1.5脉冲高度分布曲线077

6.1.6多道脉冲分析器（MCA）079

6.1.7脉冲高度分布的自动选择081

6.1.8定标器及定时器082

6.1.9微处理机082

6.2测量方法082

6.2.1定时计数（FT）法083

6.2.2定数计时（FC）法083

6.2.3最佳定时计数（FTO）法084

参考文献085

第7章波长色散X 射线荧光光谱仪086

7.1概述086

7.2波长色散光谱仪的基本结构086

7.2.1X光管087

7.2.2准直器091

7.2.3辐射光路092

7.2.4分光晶体093

7.2.5平面晶体色散装置098

7.2.6弯曲晶体色散装置099

7.2.7测角仪101

7.3探测器102

7.4脉冲高度分布及脉冲高度分析器103

7.5定标计数电路105

7.6测量参数的选择106

参考文献109

第8章能量色散X射线荧光光谱仪110

8.1概述110

8.2光谱仪结构111

8.2.1能量色散探测器112

8.2.2多道脉冲高度分析器114

8.2.3滤光片及其选择117

8.2.4X光管120

8.3通用型能量色散光谱仪120

8.4三维光学能量色散光谱仪122

8.4.1偏振原理123

8.4.2二次靶124

8.5谱处理技术127

8.5.1光谱数据的基本组成128

8.5.2谱处理的基本步骤133

8.5.3常用的谱处理方法135

8.6能量色散X射线荧光分析技术的特殊应用147

8.6.1全反射X射线荧光光谱分析（TXRF）147

8.6.2同步辐射X射线荧光光谱分析（SRXRF）152

8.6.3微束X射线荧光光谱分析（μ?XRF）153

参考文献159

第9章基体效应161

9.1概述161

9.2基体效应162

9.2.1吸收?增强效应162

9.2.2吸收?增强效应对校准曲线的影响164

9.2.3吸收?增强效应的预测164

9.3物理?化学效应166

9.3.1颗粒度，均匀性及表面结构影响166

9.3.2样品的化学态效应170

9.3.3样品的无限厚度与分析线波长的关系171

参考文献174

第10章光谱背景和谱线重叠175

10.1光谱背景175

10.2光谱背景的起源与性质176

10.2.1光谱背景的测量与校正176

10.2.2降低背景的若干方法180

10.3光谱干扰的来源181

10.3.1光谱干扰的类别181

10.3.2消除干扰的方法183

10.4灵敏度S189

10.4.1检测下限189

10.4.2定量下限190

参考文献191

第11章定性与半定量分析192

11.1概述192

11.2光谱的采集与记录194

11.3谱峰的识别与定性分析198

11.3.1谱峰的平滑198

11.3.2谱峰的检索199

11.3.3谱峰的识别(匹配)200

11.3.4元素标注202

11.4半定量分析202

参考文献208

第12章定量分析——实验校正法210

12.1概述210

12.2标准校准法210

12.3加入内标校准法211

12.4散射内标法215

12.4.1散射背景比例法215

12.4.2散射靶线比例法216

12.5二元比例法218

12.6基体?稀释法219

12.7薄膜法(薄试样法)220

参考文献221

第13章定量分析——数学校正法223

13.1概述223

13.2数学校正法223

13.2.1经验系数法223

13.2.2理论影响系数法228

13.2.3基本参数法229

13.3X射线荧光理论强度的计算232

参考文献241

第14章样品制备243

14.1概述243

14.2固体样品的制备243

14.3粉末试样的制备246

14.3.1松散粉末的制备248

14.3.2粉末压片248

14.4熔融法250

14.4.1经典熔融法252

14.4.2熔融设备257

14.4.3离心浇铸重熔技术259

14.5液体试样的制备261

14.5.1溶液法261

14.5.2离子交换法262

参考文献263

第15章应用实例264

15.1痕量元素分析264

15.1.1概述264

15.1.2背景及光谱重叠的校正方法264

15.1.3基体影响的校正268

15.1.4校准曲线270

15.2宽范围氧化物分析272

15.2.1概述272

15.2.2方法要点272

15.2.3合成标准的配制273

15.2.4样品制备273

15.2.5分析测量条件274

15.2.6方法验证275

15.3油类分析277

15.3.1概述277

15.3.2方法要点277

15.3.3结论280

15.4钢铁与合金分析281

15.4.1概述281

15.4.2方法要点282

15.4.3分析测量参数283

15.4.4方法准确度的验证284

15.5痕量元素的能量色散X射线荧光光谱分析285

15.5.1概述285

15.5.2仪器及实验条件285

15.5.3方法要点285

15.6高能激发能量色散X射线荧光光谱分析287

15.6.1概述287

15.6.2方法要点288

15.6.3仪器及测量条件289

15.6.4样品制备290

15.6.5校准的准确度290

参考文献292

第16章薄膜和镀层厚度的测定294

16.1概述294

16.2薄膜及样品无限厚度的定义294

16.3薄膜厚度测定的基本方法297

16.3.1薄膜 (镀层)发射法297

16.3.2基底线吸收法298

16.3.3理论校准法299

16.3.4测定多层薄膜的基本参数法301

16.4应用实例303

16.4.1镀锌板镀锌层质量厚度的测定303

16.4.2彩涂板镀层厚度及铝锌含量的测定304

16.4.3镀锡板的镀锡层厚度测定304

16.4.4硅钢片绝缘层厚度测定305

参考文献307

第17章分析误差与不确定度308

17.1概述308

17.2数值分析中的若干基本概念308

17.2.1真值与平均值308

17.2.2精密度和准确度310

17.2.3分析误差310

17.2.4分布函数311

17.2.5计数统计学与测量误差314

17.3误差来源及统计处理316

17.3.1强度计数的标准偏差317

17.3.2最佳计数时间的选择318

17.3.3提高精密度与准确度的基本措施318

17.4不确定度及计算319

17.4.1测量不确定度319

17.4.2统计不确定度320

17.4.3误差传递与不确定度320

17.4.4不确定度的计算321

17.4.5平均值不确定度的计算321

17.4.6统计波动322

17.5最小二乘法的统计学原理322

17.5.1线性最小二乘法拟合323

17.5.2多元线性拟合325

17.5.3多项式拟合325

17.5.4非线性最小二乘法拟合326

参考文献328

附录330

1分析误差允许范围330

2常用元素化合物的换算系数表337

3元素名称，符号，原子序数及相对原子质量数据表342

4K，L，M系激发电位（kV）/结合能（keV）343

5K，L，M系吸收限波长346

6K，L系主要谱线的光子能量348

7K，L，M系平均荧光产额350

8K和LⅢ吸收限陡变比（r）及（r-1）/r值352

9K系主要谱线的波长353

10L系主要谱线的波长356

11M系主要谱线的波长360

12M系主要谱线的光子能量361

索引364