XRF 能量色散光谱仪在土壤重金属分析中的应用

携式X射线荧光光谱分析仪Compass200测定土壤中重金属

应用Compass200型便携式X射线荧光谱土壤分析仪对土壤中主要重金属污染物Cu,Zn,Pb,Cr和As进行了测试.结果表明,Cu,Zn,Pb,Cr和As元素的低检出限分别为:12.96,8.59,6.13,10.03,3.24ppm;对土壤成分分析标准物质进行5次重复测定,准确度在97%～103%之间,RSD在1.2%～5.6%范围内,表明仪器对于土壤中较高浓度重金属检测准确度和精密度良好;田间进行原位检测,相对标准偏差均小于16%,与国标方法检测结果相比,准确度在68%～105%之间.通过实验室测试和田间原位检测,验证了便携式X射线荧光谱分析仪Compass200检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度,适用于土壤中重金属的快速检测.

紧凑型 EDXRF土壤重金属分析仪Compass200的原理和仪器结构

EDXRF光谱土壤分析仪

X 射线荧光 (XRF) 光谱土壤分析光谱仪越来越成为直接测量各种材料中原子元素浓度的重要分析工具。从固体和粉末到液体和薄膜，由于 X 射线源、光学和探测器技术的不断发展和革命性突破，XRF 已成为一种更加强大的定量技术。

从 1950 年代中期商业波长色散 XRF 光谱仪的推出，到 1970 年代初能量色散 X 射线荧光 (EDXRF) 仪器的开发，越来越多的负担得起的计算能力对于人们的可取性和接受度至关重要。技术。随着 1980 年代中期个人计算机 (PC) 作为行业标准平台的广泛可用性和使用，X 射线荧光光谱成为早期原子光谱分析技术的一种更简单且成本更低的替代方案。

X射线荧光土壤测试仪XRF基础理论

在 X 射线荧光 (XRF) 中，电子可以通过吸收足够能量的光波（光子）从其原子轨道中弹出。光子的能量 (hν) 必须大于电子与原子核结合的能量。当内部轨道电子从原子中射出时（中图），来自较高能级轨道的电子将转移到较低能级轨道。在这个转变过程中，一个光子可能会从原子中发射出来（下图）。这种荧光称为元素的特征 X 射线。发射光子的能量将等于进行跃迁的电子所占据的两个轨道之间的能量差。因为在给定元素中，两个特定轨道壳层之间的能量差异总是相同的（即特定元素的特征），当电子在这两个能级之间移动时发射的光子将始终具有相同的能量。因此，通过确定特定元素发射的 X 射线光（光子）的能量（波长），可以确定该元素的身份。

对于元素发出的荧光的特定能量（波长），每单位时间的光子数（通常称为峰值强度或计数率）与样品中该分析物的量有关。样品中所有可检测元素的计数率通常是通过在一定时间内对各种分析物的特征 X 射线能量线检测到的光子数进行计数来计算的。重要的是要注意，由于现代检测器技术的分辨率，这些荧光线实际上被观察为具有半高斯分布的峰。因此，通过确定样品光谱中 X 射线峰的能量，并通过计算各种元素峰的计数率，可以定性地确定样品的元素组成并定量测量这些元素的浓度。 .

X射线管激发

与以前常见的真空管一样，X 射线管由一个阴极（将电子发射到真空中）和一个收集电子的阳极组成，从而建立通过管的电流。高压电源，例如 4 到 150 千伏 (kV)，连接在阴极和阳极之间，以加速电子撞击阳极。 X 射线管的 X 射线光谱输出，包括来自阳极材料的特征线和轫致辐射，取决于阳极材料和加速管压。

Compass200土壤分析测试光谱仪配备了新型SDD检测器

新型 Peltier 冷却 X 射线探测器，硅漂移探测器 (SDD)，主要用于 X 射线光谱法（EDXRF 和 MDXRF）以及电子显微镜 (EDX)。这项技术变得非常流行，因为与其他 X 射线探测器相比，它们的特点包括非常高的计数率和相对较高的能量分辨率。与其他固态 X 射线探测器一样，硅漂移探测器通过它在探测器材料中产生的电离量来测量入射光子的能量。 SDD 的主要区别特征是由一系列环形电极产生的横向场，它迫使电荷载流子“漂移”到一个小的收集电极。 SDD 的这种“漂移”概念允许每秒超过 100,000 次计数 (CPS) 的吞吐量。将场效应晶体管 (FET) 移出辐射路径的当前一代 SDD EDXRF 探测器比第一代设备可靠得多，代表了当前传统 EDXRF 探测器技术的新水平。

Compass200土壤分析测试光谱仪配备了高效脉冲处理器和多通道分析系统DPP

高分辨率 X 射线探测器产生的脉冲由脉冲整形放大器（脉冲处理器）处理。由于放大器需要时间对脉冲进行整形以获得*佳分辨率，因此必须在分辨率和计数率之间进行权衡。较长的处理时间可提供更好的分辨率，但会导致“脉冲堆积”，其中来自连续光子的脉冲重叠。当前*数字脉冲处理技术依赖于试图减少脉冲长度以提高检测器性能的线性滤波方法。然而，无法分辨紧密间隔的脉冲意味着脉冲堆积仍然是一个问题。这会导致探测器吞吐量受限、光谱精度和能量分辨率降低、光谱噪声增加和探测器死区时间。在 EDXRF 中，多通道分析仪 (DPP) 是用于存储来自脉冲处理器的信息的组件。每个通道对应一个小的能量增量，来自探测器的每个脉冲根据脉冲的幅度（即光子能量）存储在适当的通道中。