全反射X射线荧光光谱法快速定量新方法的研究
发布时间：2022-01-06 03:28
全反射X射线荧光分析技术（Total reflection X-Ray Fluorescence,TXRF）是在能量色散X荧光光谱基础上发展起来的一种高灵敏多元素分析技术。样品制备是整个TXRF分析过程中的重要环节,对于固体样品的制备过程通常较为复杂,而且测量结果重复性和准确度较差,尤其对于物理结构和化学组分复杂的固体样品,更难以有效制样。本文针对复杂固体样品的TXRF测量难题,从优化样品制备方法和改进试样进样方式两方面出发,重点针对富含有高有机质的植物样品和高盐度、黏稠状的食品类样品开展TXRF快速测量方法的研究,主要研究内容和研究结果如下:（1）针对植物样品,通过优化和改进悬浊液制备条件和TXRF测量参数建立了一种采用非离子型小分子和非离子型的大分子表面活性剂的复配体系作为分散剂的悬浊液制样方法。研究结果表明:对于植物粉末样品,采用10%乙二醇单甲醚+0.1%Triton X-100的复配体系作为分散剂,在悬浊液的质量浓度范围为5 mg/mL25 mg/mL,超声处理15 min条件下,能够获得的稳定性良好的悬浊液;单次进样10μL,测量2000s能够获得较好...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
X射线与物质的相互作用示意图
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论4能量差）以X射线的形式释放，图1-2显示了特征X射线产生的过程。当高能电子撞击原子中的电子时，如果入射粒子能量大于原子中的电子束缚能，电子就会被击出。如果入射光束的能量大得足以击出原子中的内层电子，就会在原子的内壳层产生空穴，原子内层电子重新配位即外层电子会跃迁到内层空穴，同时释放X射线，原子恢复到稳态。如果空穴在K、L、M壳层产生，就会相应产生K、L、M系X射线[24]。图1-2特征X射线的产生过程（2）X射线荧光分析技术原理X射线光谱分析的基本原理可简单表述为：主要是利用元素特征X射线的波长（或者能量）和强度进行匹配或者计算。当高能量的X射线照射到样品表面时，原子的内层电子吸收X射线的能量脱离原子核的束缚，在原子内层形成电子空穴，同时能量较高的外层电子会向能量较低的内层轨道跃迁，内外层轨道之间的能量差有可能以X射线的形式被释放，这些次级X射线就是X射线荧光。不同元素的核外电子能级差异导致次级X射线的波长或者频率的不同，即不同元素具有不同的特X射线，记录激发过程中所有的X射线的强度及其波长（或者能量），并且利用X射线的波动性或者粒子性进行分光，就可以记录得到次级X射线强度随着衍射角度或者能量道址而变化的光谱图。分析光谱图中特征峰的位置，与数据库中的角度或者能量数据对照，就可以对样品的元素组成进行定性地分析。定性分析理论依据是莫塞莱（Moseley）定律[27]，莫塞莱定律的数学关系式为：)s(1ZQ公式（1-1）式中，Q、s为常数，不同谱线系列（K、L）而定，Z是原子序数。根据莫
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论6入反射体，只有波长大于λ的X射线将被反射体介面全反射。这一特性不仅用于全反射，而且还用来切除高能X射线的过滤器和低能X射线的穿透器。图1-3X射线的折射和发射现象当X射线入射到介质材料的光学平面上，如图1.3（a）所示若入射角大于临界角则发生折射，入射X射线将进入介质材料一定的深度，直到其能量完全消耗；如图1.3（c）所示，当X射线入射到物质时的入射角小于临界角时，入射X射线将保持其原有能量沿反射路径离开反射面。由于X射线的吸收效应，发生全反射时，虽然其能量不变，但其强度将有所减弱，即有一部分入射X射线将进入反射体内部，其穿透深度为Zp。这里，穿透深度服从下式：Zp≈[λ/(4πτ)]1/2公式(1-4)式中：Zp，穿透深度，cm；λ，入射X射线的波长，cm;τ，反射体对入射X射线的光电吸收系数，cm-1;在一般情况先，穿透深度很小，全反射对物质的超薄穿透不仅使相干散射减至最小，同时，光电效应仅在如此薄的深度产生，所以全反射X射线发生全反射时，消除了在反射体上的原级X射线的相干和不相干散射现象，散射背景大约降低了四个数量级，从而大大提高了峰背比。X荧光强度计算模式：在用基本参数法计算理论强度时，要知道原级谱强度分布。而全反射X射线荧光谱、原级束的强度可由波在具有平坦界面的层中传播的光学理论来解释，通常以菲涅耳(Fresnel)定律计算。荧光强度可以作为掠射角的函数进行计算并用荧光测量值来验证[29]。1.2.3全反射X射线荧光光谱仪结构目前实验内使用的台式全反射X射线荧光光谱仪的基本结构如图1-4所示，主要由X射线管、多层膜单色器、样品载体和探测器组成。来自X射线管的原级辐射通过狭缝，首先到达单色器使得入射到样品载体的入射X射线几乎为单
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TXRF法的欧李果肉中营养元素特征分析[J]. 李卫东,李欧,和银霞,叶丽琴,王越,张忠爽,陈玉婷,金基石. 食品科学. 2015(04)
[2]不同产地灵芝中16种矿物元素的TXRF测定[J]. 王树勋. 江西科学. 2014(04)
[3]扇贝标准样品中元素的全反射X射线荧光光谱法测定分析[J]. 俞佳锋,王凯,薛俊增,吴惠仙. 环境污染与防治. 2014(05)
[4]慢性乙型肝炎患者头发中16种矿物元素的TXRF对比分析[J]. 李猛. 中国卫生检验杂志. 2013(08)
[5]恒压消解-TXRF测定核桃中的16种矿物元素[J]. 李猛. 现代食品科技. 2013(05)
[6]全反射X射线荧光光谱法测定水中痕量砷[J]. 王凯,闵红,刘曙,朱志秀. 检验检疫学刊. 2013(02)
[7]微量元素与人体健康[J]. 张玉芝. 微量元素与健康研究. 2004(03)
[8]X射线荧光光谱分析[J]. 卓尚军,吉昂. 分析试验室. 2003(03)
[9]全反射X射线荧光分析[J]. 杨明太,张连平. 核电子学与探测技术. 2002(06)
[10]全反射X-射线荧光法分析茶叶中的矿质元素[J]. 谢明勇,温辉梁,vonBohlenA,GuentherK. 茶叶科学. 2000(01)
本文编号：3571636
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
X射线与物质的相互作用示意图
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论4能量差）以X射线的形式释放，图1-2显示了特征X射线产生的过程。当高能电子撞击原子中的电子时，如果入射粒子能量大于原子中的电子束缚能，电子就会被击出。如果入射光束的能量大得足以击出原子中的内层电子，就会在原子的内壳层产生空穴，原子内层电子重新配位即外层电子会跃迁到内层空穴，同时释放X射线，原子恢复到稳态。如果空穴在K、L、M壳层产生，就会相应产生K、L、M系X射线[24]。图1-2特征X射线的产生过程（2）X射线荧光分析技术原理X射线光谱分析的基本原理可简单表述为：主要是利用元素特征X射线的波长（或者能量）和强度进行匹配或者计算。当高能量的X射线照射到样品表面时，原子的内层电子吸收X射线的能量脱离原子核的束缚，在原子内层形成电子空穴，同时能量较高的外层电子会向能量较低的内层轨道跃迁，内外层轨道之间的能量差有可能以X射线的形式被释放，这些次级X射线就是X射线荧光。不同元素的核外电子能级差异导致次级X射线的波长或者频率的不同，即不同元素具有不同的特X射线，记录激发过程中所有的X射线的强度及其波长（或者能量），并且利用X射线的波动性或者粒子性进行分光，就可以记录得到次级X射线强度随着衍射角度或者能量道址而变化的光谱图。分析光谱图中特征峰的位置，与数据库中的角度或者能量数据对照，就可以对样品的元素组成进行定性地分析。定性分析理论依据是莫塞莱（Moseley）定律[27]，莫塞莱定律的数学关系式为：)s(1ZQ公式（1-1）式中，Q、s为常数，不同谱线系列（K、L）而定，Z是原子序数。根据莫
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论6入反射体，只有波长大于λ的X射线将被反射体介面全反射。这一特性不仅用于全反射，而且还用来切除高能X射线的过滤器和低能X射线的穿透器。图1-3X射线的折射和发射现象当X射线入射到介质材料的光学平面上，如图1.3（a）所示若入射角大于临界角则发生折射，入射X射线将进入介质材料一定的深度，直到其能量完全消耗；如图1.3（c）所示，当X射线入射到物质时的入射角小于临界角时，入射X射线将保持其原有能量沿反射路径离开反射面。由于X射线的吸收效应，发生全反射时，虽然其能量不变，但其强度将有所减弱，即有一部分入射X射线将进入反射体内部，其穿透深度为Zp。这里，穿透深度服从下式：Zp≈[λ/(4πτ)]1/2公式(1-4)式中：Zp，穿透深度，cm；λ，入射X射线的波长，cm;τ，反射体对入射X射线的光电吸收系数，cm-1;在一般情况先，穿透深度很小，全反射对物质的超薄穿透不仅使相干散射减至最小，同时，光电效应仅在如此薄的深度产生，所以全反射X射线发生全反射时，消除了在反射体上的原级X射线的相干和不相干散射现象，散射背景大约降低了四个数量级，从而大大提高了峰背比。X荧光强度计算模式：在用基本参数法计算理论强度时，要知道原级谱强度分布。而全反射X射线荧光谱、原级束的强度可由波在具有平坦界面的层中传播的光学理论来解释，通常以菲涅耳(Fresnel)定律计算。荧光强度可以作为掠射角的函数进行计算并用荧光测量值来验证[29]。1.2.3全反射X射线荧光光谱仪结构目前实验内使用的台式全反射X射线荧光光谱仪的基本结构如图1-4所示，主要由X射线管、多层膜单色器、样品载体和探测器组成。来自X射线管的原级辐射通过狭缝，首先到达单色器使得入射到样品载体的入射X射线几乎为单
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TXRF法的欧李果肉中营养元素特征分析[J]. 李卫东,李欧,和银霞,叶丽琴,王越,张忠爽,陈玉婷,金基石. 食品科学. 2015(04)
[2]不同产地灵芝中16种矿物元素的TXRF测定[J]. 王树勋. 江西科学. 2014(04)
[3]扇贝标准样品中元素的全反射X射线荧光光谱法测定分析[J]. 俞佳锋,王凯,薛俊增,吴惠仙. 环境污染与防治. 2014(05)
[4]慢性乙型肝炎患者头发中16种矿物元素的TXRF对比分析[J]. 李猛. 中国卫生检验杂志. 2013(08)
[5]恒压消解-TXRF测定核桃中的16种矿物元素[J]. 李猛. 现代食品科技. 2013(05)
[6]全反射X射线荧光光谱法测定水中痕量砷[J]. 王凯,闵红,刘曙,朱志秀. 检验检疫学刊. 2013(02)
[7]微量元素与人体健康[J]. 张玉芝. 微量元素与健康研究. 2004(03)
[8]X射线荧光光谱分析[J]. 卓尚军,吉昂. 分析试验室. 2003(03)
[9]全反射X射线荧光分析[J]. 杨明太,张连平. 核电子学与探测技术. 2002(06)
[10]全反射X-射线荧光法分析茶叶中的矿质元素[J]. 谢明勇,温辉梁,vonBohlenA,GuentherK. 茶叶科学. 2000(01)
本文编号：3571636
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