X射线荧光光谱仪的细分类型及其应用

X射线荧光光谱仪的细分类型及其应用

X射线荧光光谱分析作为一种快速、简便且无损的检测技术，在众多行业的元素分析领域被广泛应用。但其仪器的名称应该是EDS，XRF还是EDX呢？本文将为您详细解析X射线荧光光谱仪的各类细分类型及其应用。

X射线荧光光谱分析作为一种快速、简便且无损的检测技术，在众多行业的元素分析领域被广泛应用，但其仪器的名称应该是EDS，XRF还是EDX呢？

EDS是能谱仪（EnergyDispersiveSpectrometer）的英文缩写，通常用于配合扫描电子显微镜，是电子束微束分析技术中应用极为广泛的仪器。但因其英文缩写与能量色散型X射线荧光光谱仪（EDX) 颇为相似且同样用于材料的元素含量分析，故二者容易被混淆。

XRF是X射线荧光光谱仪（X-RayFluorescence Spectrometer）的英文缩写。而EDX或（EDXRF)是X射线荧光光谱仪XRF分类中的一种。那么，XRF究竟又有哪些分类呢？

按分光方式分类

我们熟知光的能量和波长之间有一个基本的关系用如下公式表达：

E=h×C/λ

所以XRF在区分不同元素的特征光时可依据波长的不同或者能量的不同，前者称为波长色散X荧光光谱仪（Wavelength DispersiveXRF），后者称为能量色散X荧光光谱仪（EnergyDispersiveXRF）。

图1 WDXRF & EDXRF结构示意图

从图1对比可知：

• WDXRF的结构复杂，造价昂贵，使用维护成本也更高
• 高端WDXRF产品与同级EDXRF相比，具有检出限（LOD）更低、分辨率更好、精密度更高和分析时间更短的优势
• 近年来，高端EDXRF技术和应用取得了惊人的进步，EDXRF紧凑的结构设计避免了X射线荧光的强度损失，在高性能硅漂移探测器的超高计数率和分辨率的加持下保证了ppm浓度的检测能力

按激发方式分类

根据激发方式的不同可细分为直接激发、聚束毛细管透镜微束和偏振光等，不同的激发方式可针对不同的应用和不同的元素提高激发效率，如图2中将偏振光运用到XRF中可最大程度地过滤背景信号，提高峰背比，改善如荧光产额较低的轻元素的激发效果。

图2 EDXRF的偏振光

SPECTRO XEPOS型偏振能量色散X荧光光谱仪引入自适应激发技术，将偏振光和直接激发相结合如图3，适用于轻、中、重各能量段的元素的高性能分析。

图3 SPECTRO XEPOS的自适应激发技术（偏振&直接激发）

按X射线照射方向分类

上照式为X射线管在分析试样的上方，X射线由上向下照射试样；下照式则与之相反。

上照式仪器如SPECTRO MIDEX（图4）因X射线管、检测器等主要部件在试样上方，样品的破损不会污染主要部件，当然试样离X射线管的距离需要定位或配合进样装置。

图4SPECTRO MIDEX上照式能量色散X荧光光谱仪

而下照式仪器的结构更加有利于空间的利用，对于粉末压片、疏松粉末和液体样品带来的可能的污染也有防护设计加以规避。

图5 SPECTRO XEPOS下照式能量色散X荧光光谱仪（带防护设计）

按便携性分类

前文提到EDXRF结构简单，因此除了台式，EDXRF还可针对有现场测试需求的应用场景设计得更为小巧，在保证分析性能的同时兼顾便捷性。

便携式SPECTRO SCOUT

手持式SPECTRO xSORT

按应用方向分类

XRF技术成熟，尤其EDXRF近年来发展迅速，在众多行业的元素分析中都有成熟应用，因此业内也常以仪器的应用方向冠以名称。

如在电子电气行业针对ROHS的国标GB/T39560中X射线荧光光谱法就作为筛选方法，SPECTRO CUBE D型EDXRF（图7）因其配备小焦点光斑和摄像头定位功能特别适合电子电气行业的不规则小样品等也常被唤作RoHS 分析仪；

图7 SPECTRO CUBE型 RoHS分析仪

而针对油品的元素分析，国际国内XRF标准方法众多如ASTM D7751、GB/T17040、NB/SH/T 0822…

SPECTROCUBE C型和SPECTROXEPOS偏振型EDXRF分析如Si，P ，S，Cl等轻元素灵敏度高，检出限低且配有油品专用分析包，可满足所有油品分析标准，我们也可称之为油品分析仪；

XRF除了元素含量分析之外，也可分析涂镀层厚度，称之为镀层测厚仪，SPECTRO的测厚模块可在全系列EDXRF产品中同时实现含量和厚度分析。

图8 SPECTRO测厚模块分析界面