XRF – 能量色散 X 射線螢光分析

快速地. 簡單的. 非破壞性.

X 射線束電離樣品中的原子,偵測器偵測由此產生的螢光輻射,我們內部開發的軟體處理訊號.

這就是 X 光螢光分析的工作原理.


當測量開始時,X 射線管會發射高能量 X 射線—初級輻射. 這些射線撞擊樣本中的原子,從原子中噴射出近核電子並產生不平衡. 這種狀態是不穩定的. 因此,來自較高電子層的電子會跳入空出的空間,發出螢光輻射.

這種輻射的能階就像指紋一樣——所涉及元素的獨特特徵. 檢測器測量螢光輻射並將訊號數位化. 我們的軟體處理該訊號並創建頻譜: 偵測到的光子的能量繪製在 x 軸上,而 y 軸顯示它們的頻率(也稱為計數率). 光譜中峰的位置表示元素,高度表示樣品中元素的濃度.

這個方法用在哪裡?

獨特且用途廣泛: XRF 分析涵蓋從鈉到鈾的所有技術相關化學元素.

  • 測量塗層/乾膜的厚度
  • 定量材料分析: 樣本中物質含量的測定
    • 例如珠寶中的黃金含量

    • 例如消費品中重金屬等對健康有害的元素的檢測

    • 例如合金(不銹鋼)

    • 例如電鍍

哪些因素會影響測量?

我們的 XRF 設備中的哪些組件對準確可靠的分析影響最大?
來看看我們 XRF 儀器的基本設計:

XRF – 能量色散 X 射線螢光分析
用於鍍液分析的 XRF
  • X射線管對X射線輻射的影響

      小零件,大作用! XRF 設備的「心臟」是 X 射線發生器,由具有鎢、銠、鉬或鉻陽極的標準或微焦點管組成. X 射線管的材料決定了用於激發樣品的初級 X 射線輻射的能譜. 對於廣泛的應用來說,鎢陽極是理想的選擇,因為它可以產生多功能且非常有用的光譜. 在電子和半導體工業的某些領域,使用由鉬、鉻或銠製成的陽極.

  • 用於定量分析的過濾器

      只有重要的事情才能通過: 在從陽極到樣品的途中,初級 X 射線輻射穿過過濾器. 鎳或鋁薄箔等過濾材料吸收部分 X 射線,從而降低相關能量範圍內的背景雜訊. 這導致對低濃度材料的微弱訊號具有更高的靈敏度. 例如,鋁過濾器有助於檢測濃度特別低的鉛.

  • 孔徑和 X 射線光學元件

      孔徑也稱為準直器,位於 X 射線管和樣品之間. 它限制初級輻射的橫截面,並用於在 X 射線螢光分析 (XRF) 過程中定義樣品上的測量點. 如果使用小孔徑,則只有少量初級輻射會到達樣品,導致螢光訊號微弱. 為了彌補這一點,您必須測量相應更長的時間.

      Fischer 專注製造. 解決這個問題的一種方法是使用多毛細管光學器件而不是孔徑. 多毛細管由成束的玻璃毛細管組成,幾乎可以將所有初級輻射聚焦到一個小點上,就像放大鏡一樣. 世界上只有兩家此類光學的製造商——我們就是其中之一. 

  • 元素定量偵測器

      XRF 分析儀的另一個組件是偵測器,它會偵測螢光輻射並對其進行高精度測量. 然後測量的數據由我們的分析軟體處理. 根據偵測器類型,可以執行各種測量任務.

      市場上獨一無二. 只有與我們合作,您才能選擇三種不同的探測器類型,以獲得測量任務的最佳解決方案:

      proportional counter tube (PC)是一種經過驗證的探測器,具有非常大的有效探測器區域和略微彎曲的窗口. 這樣可以實現高計數率,並且可以在 0 - 80 mm 的距離內進行測量. PC 特別適合 1 - 30 µm 範圍內的塗層厚度測量和小測量點. 另外,比例計數管具有我們開發的漂移補償功能,這使其具有獨特的穩定性.

      Proportional counter tube
      Proportional counter tube

      對於更複雜的塗層厚度測量和材料分析,應用Silicon PIN diode detectors是理想的. 這些半導體探測器提供更高的能量分辨率,因此非常適合分析更複雜的材料.

      Silicon PIN diode detectors
      Silicon PIN diode detectors

      更高性能的 XRF 光譜儀使用Silicon drift detector (SDD),我們最強大的偵測器. 憑藉其特別好的能量分辨率和高檢測靈敏度,它提供了最佳性能,甚至可以檢測樣品中濃度非常低的元素. 它還能夠精確測量奈米範圍內的塗層,並可靠地評估複雜的多層任務.

      Silicon drift detector (SDD)
      Silicon drift detector (SDD)
  • DCM 方法可輕鬆快速地調整測量距離

      只有我們才能輕鬆控制距離: 我們的距離控制測量 (DCM) 方法提供基於距離的測量校正和可連續調整的靈活測量距離. 整個測量範圍只需要一次校準,我們的方法可以簡單地測量複雜的幾何形狀和凹陷,而不存在與測量頭碰撞的風險.

  • X射線管對X射線輻射的影響

      我們的線上 XRF 測量設備 FISCHERSCOPE® XAN® LIQUID ANALYZER 的「心臟」是 X 光發射器. 它由帶有鎢陽極和鈹窗的微聚焦管組成. X 射線管的材料決定了用於激發樣品的初級 X 射線輻射的能譜. 對於廣泛的應用,鎢陽極是理想的選擇,因為它可以產生多功能且高度可用的光譜.

  • 用於定量分析的過濾器

      只有重要的才能通過: 在從陽極到樣品的途中,初級 X 射線輻射穿過過濾器. 鎳或鋁薄箔等過濾材料吸收部分 X 射線,從而降低相關能量範圍內的背景雜訊. 這導致對低濃度材料的微弱訊號具有更高的靈敏度. 例如,鋁過濾器有助於檢測濃度特別低的鉛.

  • 氣泡作為幹擾因素

      如果分析區域有氣泡,測量結果可能會出現偏差. 電鍍藥液用於電化學反應,其中金屬離子從溶液中沉積出來. 如果存在氣泡,金屬離子會沉積在其表面,導致分析結果失真. 鍍液中某些金屬離子的濃度被低估.

      氣泡也會干擾電鍍槽中的液體流動,特別是當它們位於管道中或靠近入口和出口時. 這可能導致化學物質在鍍液中分佈不均勻,影響溶液的均勻性並使分析值失真.

  • 測量視窗中的沉積物

      測量單元中可能會出現沉積物,因此需要定期清潔. 透過全自動、預防性校準、沖洗和監控流程,我們提供污染解決方案並確保最大的技術可用性.

  • 用於鍍液分析的更多測量解決方案

  • XRF – 能量色散 X 射線螢光分析

      • X射線管對X射線輻射的影響

          小零件,大作用! XRF 設備的「心臟」是 X 射線發生器,由具有鎢、銠、鉬或鉻陽極的標準或微焦點管組成. X 射線管的材料決定了用於激發樣品的初級 X 射線輻射的能譜. 對於廣泛的應用來說,鎢陽極是理想的選擇,因為它可以產生多功能且非常有用的光譜. 在電子和半導體工業的某些領域,使用由鉬、鉻或銠製成的陽極.

      • 用於定量分析的過濾器

          只有重要的事情才能通過: 在從陽極到樣品的途中,初級 X 射線輻射穿過過濾器. 鎳或鋁薄箔等過濾材料吸收部分 X 射線,從而降低相關能量範圍內的背景雜訊. 這導致對低濃度材料的微弱訊號具有更高的靈敏度. 例如,鋁過濾器有助於檢測濃度特別低的鉛.

      • 孔徑和 X 射線光學元件

          孔徑也稱為準直器,位於 X 射線管和樣品之間. 它限制初級輻射的橫截面,並用於在 X 射線螢光分析 (XRF) 過程中定義樣品上的測量點. 如果使用小孔徑,則只有少量初級輻射會到達樣品,導致螢光訊號微弱. 為了彌補這一點,您必須測量相應更長的時間.

          Fischer 專注製造. 解決這個問題的一種方法是使用多毛細管光學器件而不是孔徑. 多毛細管由成束的玻璃毛細管組成,幾乎可以將所有初級輻射聚焦到一個小點上,就像放大鏡一樣. 世界上只有兩家此類光學的製造商——我們就是其中之一. 

      • 元素定量偵測器

          XRF 分析儀的另一個組件是偵測器,它會偵測螢光輻射並對其進行高精度測量. 然後測量的數據由我們的分析軟體處理. 根據偵測器類型,可以執行各種測量任務.

          市場上獨一無二. 只有與我們合作,您才能選擇三種不同的探測器類型,以獲得測量任務的最佳解決方案:

          proportional counter tube (PC)是一種經過驗證的探測器,具有非常大的有效探測器區域和略微彎曲的窗口. 這樣可以實現高計數率,並且可以在 0 - 80 mm 的距離內進行測量. PC 特別適合 1 - 30 µm 範圍內的塗層厚度測量和小測量點. 另外,比例計數管具有我們開發的漂移補償功能,這使其具有獨特的穩定性.

          Proportional counter tube
          Proportional counter tube

          對於更複雜的塗層厚度測量和材料分析,應用Silicon PIN diode detectors是理想的. 這些半導體探測器提供更高的能量分辨率,因此非常適合分析更複雜的材料.

          Silicon PIN diode detectors
          Silicon PIN diode detectors

          更高性能的 XRF 光譜儀使用Silicon drift detector (SDD),我們最強大的偵測器. 憑藉其特別好的能量分辨率和高檢測靈敏度,它提供了最佳性能,甚至可以檢測樣品中濃度非常低的元素. 它還能夠精確測量奈米範圍內的塗層,並可靠地評估複雜的多層任務.

          Silicon drift detector (SDD)
          Silicon drift detector (SDD)
      • DCM 方法可輕鬆快速地調整測量距離

          只有我們才能輕鬆控制距離: 我們的距離控制測量 (DCM) 方法提供基於距離的測量校正和可連續調整的靈活測量距離. 整個測量範圍只需要一次校準,我們的方法可以簡單地測量複雜的幾何形狀和凹陷,而不存在與測量頭碰撞的風險.

  • 用於鍍液分析的 XRF

      • X射線管對X射線輻射的影響

          我們的線上 XRF 測量設備 FISCHERSCOPE® XAN® LIQUID ANALYZER 的「心臟」是 X 光發射器. 它由帶有鎢陽極和鈹窗的微聚焦管組成. X 射線管的材料決定了用於激發樣品的初級 X 射線輻射的能譜. 對於廣泛的應用,鎢陽極是理想的選擇,因為它可以產生多功能且高度可用的光譜.

      • 用於定量分析的過濾器

          只有重要的才能通過: 在從陽極到樣品的途中,初級 X 射線輻射穿過過濾器. 鎳或鋁薄箔等過濾材料吸收部分 X 射線,從而降低相關能量範圍內的背景雜訊. 這導致對低濃度材料的微弱訊號具有更高的靈敏度. 例如,鋁過濾器有助於檢測濃度特別低的鉛.

      • 氣泡作為幹擾因素

          如果分析區域有氣泡,測量結果可能會出現偏差. 電鍍藥液用於電化學反應,其中金屬離子從溶液中沉積出來. 如果存在氣泡,金屬離子會沉積在其表面,導致分析結果失真. 鍍液中某些金屬離子的濃度被低估.

          氣泡也會干擾電鍍槽中的液體流動,特別是當它們位於管道中或靠近入口和出口時. 這可能導致化學物質在鍍液中分佈不均勻,影響溶液的均勻性並使分析值失真.

      • 測量視窗中的沉積物

          測量單元中可能會出現沉積物,因此需要定期清潔. 透過全自動、預防性校準、沖洗和監控流程,我們提供污染解決方案並確保最大的技術可用性.

      • 用於鍍液分析的更多測量解決方案

這裡應用哪個標準?

XRF – 根據 IPC-4552-A/B 和 IPC-4556 的能量色散 X 射線螢光分析

了解我們的測量設備.