便攜式X射線熒光光譜分析儀Compass200測定土壤中重金屬

應(yīng)用Compass200型便攜式X射線熒光譜土壤分析儀對土壤中主要重金屬污染物Cu,Zn,Pb,Cr和As進行了測試.結(jié)果表明,Cu,Zn,Pb,Cr和As元素的低檢出限分別為:12.96,8.59,6.13,10.03,3.24ppm;對土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行5次重復(fù)測定,準(zhǔn)確度在97%～103%之間,RSD在1.2%～5.6%范圍內(nèi),表明儀器對于土壤中較高濃度重金屬檢測準(zhǔn)確度和精密度良好;田間進行原位檢測,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于16%,與國標(biāo)方法檢測結(jié)果相比,準(zhǔn)確度在68%～105%之間.通過實驗室測試和田間原位檢測,驗證了便攜式X射線熒光譜分析儀Compass200檢測土壤中重金屬元素有較好的準(zhǔn)確度和精密度,適用于土壤中重金屬的快速檢測.

緊湊型 EDXRF土壤重金屬分析儀Compass200的原理和儀器結(jié)構(gòu)

EDXRF光譜土壤分析儀

X 射線熒光 (XRF) 光譜土壤分析光譜儀越來越成為直接測量各種材料中原子元素濃度的優(yōu)選分析工具。從固體和粉末到液體和薄膜，由于 X 射線源、光學(xué)和探測器技術(shù)的不斷發(fā)展和革命性突破，XRF 已成為一種更加強大的定量技術(shù)。

從 1950 年代中期商業(yè)波長色散 XRF 光譜儀的推出，到 1970 年代初能量色散 X 射線熒光 (EDXRF) 儀器的開發(fā)，越來越多的負擔(dān)得起的計算能力對于人們的可取性和接受度至關(guān)重要。技術(shù)。隨著 1980 年代中期個人計算機 (PC) 作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)平臺的廣泛可用性和使用，X 射線熒光光譜成為早期原子光譜分析技術(shù)的一種更簡單且成本更低的替代方案。

X射線熒光土壤測試儀XRF基礎(chǔ)理論

在 X 射線熒光 (XRF) 中，電子可以通過吸收足夠能量的光波（光子）從其原子軌道中彈出。光子的能量 (hν) 必須大于電子與原子核結(jié)合的能量。當(dāng)內(nèi)部軌道電子從原子中射出時（中圖），來自較高能級軌道的電子將轉(zhuǎn)移到較低能級軌道。在這個轉(zhuǎn)變過程中，一個光子可能會從原子中發(fā)射出來（下圖）。這種熒光稱為元素的特征 X 射線。發(fā)射光子的能量將等于進行躍遷的電子所占據(jù)的兩個軌道之間的能量差。因為在給定元素中，兩個特定軌道殼層之間的能量差異總是相同的（即特定元素的特征），當(dāng)電子在這兩個能級之間移動時發(fā)射的光子將始終具有相同的能量。因此，通過確定特定元素發(fā)射的 X 射線光（光子）的能量（波長），可以確定該元素的身份。

對于元素發(fā)出的熒光的特定能量（波長），每單位時間的光子數(shù)（通常稱為峰值強度或計數(shù)率）與樣品中該分析物的量有關(guān)。樣品中所有可檢測元素的計數(shù)率通常是通過在一定時間內(nèi)對各種分析物的特征 X 射線能量線檢測到的光子數(shù)進行計數(shù)來計算的。重要的是要注意，由于現(xiàn)代檢測器技術(shù)的有限分辨率，這些熒光線實際上被觀察為具有半高斯分布的峰。因此，通過確定樣品光譜中 X 射線峰的能量，并通過計算各種元素峰的計數(shù)率，可以定性地確定樣品的元素組成并定量測量這些元素的濃度。 .

X射線管激發(fā)

與以前常見的真空管一樣，X 射線管由一個陰極（將電子發(fā)射到真空中）和一個收集電子的陽極組成，從而建立通過管的電流。高壓電源，例如 4 到 150 千伏 (kV)，連接在陰極和陽極之間，以加速電子撞擊陽極。 X 射線管的 X 射線光譜輸出，包括來自陽極材料的特征線和軔致輻射，取決于陽極材料和加速管壓。

Compass200土壤分析測試光譜儀配備了新型SDD檢測器

新型 Peltier 冷卻 X 射線探測器，硅漂移探測器 (SDD)，主要用于 X 射線光譜法（EDXRF 和 MDXRF）以及電子顯微鏡 (EDX)。這項技術(shù)變得非常流行，因為與其他 X 射線探測器相比，它們的特點包括非常高的計數(shù)率和相對較高的能量分辨率。與其他固態(tài) X 射線探測器一樣，硅漂移探測器通過它在探測器材料中產(chǎn)生的電離量來測量入射光子的能量。 SDD 的主要區(qū)別特征是由一系列環(huán)形電極產(chǎn)生的橫向場，它迫使電荷載流子“漂移”到一個小的收集電極。 SDD 的這種“漂移”概念允許每秒超過 100,000 次計數(shù) (CPS) 的吞吐量。將場效應(yīng)晶體管 (FET) 移出輻射路徑的當(dāng)前一代 SDD EDXRF 探測器比第一代設(shè)備可靠得多，代表了當(dāng)前傳統(tǒng) EDXRF 探測器技術(shù)的新水平。

Compass200土壤分析測試光譜儀配備了高效脈沖處理器和多通道分析系統(tǒng)DPP

高分辨率 X 射線探測器產(chǎn)生的脈沖由脈沖整形放大器（脈沖處理器）處理。由于放大器需要時間對脈沖進行整形以獲得最佳分辨率，因此必須在分辨率和計數(shù)率之間進行權(quán)衡。較長的處理時間可提供更好的分辨率，但會導(dǎo)致“脈沖堆積”，其中來自連續(xù)光子的脈沖重疊。當(dāng)前*數(shù)字脈沖處理技術(shù)依賴于試圖減少脈沖長度以提高檢測器性能的線性濾波方法。然而，無法分辨緊密間隔的脈沖意味著脈沖堆積仍然是一個問題。這會導(dǎo)致探測器吞吐量受限、光譜精度和能量分辨率降低、光譜噪聲增加和探測器死區(qū)時間。在 EDXRF 中，多通道分析儀 (DPP) 是用于存儲來自脈沖處理器的信息的組件。每個通道對應(yīng)一個小的能量增量，來自探測器的每個脈沖根據(jù)脈沖的幅度（即光子能量）存儲在適當(dāng)?shù)耐ǖ乐小?/p>