x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用

x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用

张秀丽,,王艳艳

  河南中孚实业股份有限公司  河南巩义

摘要：随着科技的进步，人们对于金属材料的研究越来越深入。目前已经有许多新的方法和技术被开发出来并且得到了广泛的使用。其中，X射线荧光分析就是一种比较常用的元素分析方法之一，它是通过激发样品产生X射线而使其发出一定波长范围内的荧光，从而实现定性或定量测定各种元素含量的目的。该法具有灵敏度高、操作简便等优点，因此受到广大科研工作者及企业的青睐。本文将主要介绍X射线荧光光谱仪在铝行业的应用情况以及未来可能会出现的一些新型分析仪器及其特点。

关键词：x射线；荧光技术；铝工业；应用

前言：x射线荧光光谱分析技术广泛用于地质、冶金、矿山、环境、化工、建材、石油等领域成为生产控制和科学研究必不可少的分析工具。它具有谱线简单、干扰少，背景低、灵敏度高，共存元素间的谱线重叠和基体的吸收，因此，被广泛应用于不同领域。

一、x射线荧光光谱分析技术分析

（一）x射线的产生

X射线是一种波长介于0.001～4.5μm之间具有一定穿透性的电磁辐射，其主要由原子核外电子受激后从高能级向低能级跃迁而形成。当入射光子与物质相互作用时，会发生不同程度的吸收、反射和折射等现象，使得一部分光线被吸收，另一部分则透过材料继续传播。因此，可以通过对X射线强度进行测量来获得所测样品的成分信息。目前，常用的X射线源包括：(1)α-β型碳（C）靶；(2)钨（W）靶；(3)铑（Rh）靶；(4)铼（Re）靶；(5)硼（B）靶；(6)磷（P）靶以及其他稀土元素或重金属元素的化合物。其中以Cu靶为主要代表的α-β型碳（C）靶适用范围最广且性能较好。目前，X射线荧光分析法已经广泛地用于各类材料的成分检测及物相鉴定等方面，并且随着科学技术水平的不断提高而得到更加广泛深入的研究与发展，其应用领域也越来越广。其中，X射线荧光分析技术最重要的一个特点在于它能够实现对多种元素同时测定，从而大大降低了操作人员的工作强度以及缩短了实验时间，使得该项技术逐渐成为现代化生产企业不可缺少的一项分析测试手段之一[1]。

（二）x射线与物质的相互作用

当X射线照射到某种物质时，该物质会发出一定波长和强度的荧光。通过对这些荧光进行检测可以确定被测物体所含有的元素种类以及具体成分等信息。由于不同元素之间具有特定的能级结构，因此只要知道了某一种元素的特征谱线就可判断出其他元素的存在情况。这就是所谓的“一图多扫”功能，也是目前X射线荧光分析技术广泛应用于各个领域并且取得良好效果的重要原因之一。此外，X射线还具有穿透力强、操作简单快捷等优点，所以其已经成为现代化生产过程中必不可少的一项技术手段。

二、x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用策略

所谓X射线荧光光谱法，就是利用对待测物质所具有的特征X射线光子来进行测量和分析。这种方式可以有效地提高检测效率以及准确性，同时也能够降低成本。通过使用该项技术，我们就可以实现对于不同种类、不同成分的样品进行快速且精准的测定与分析，从而为后续工作提供重要依据。因此，相关人员应当加强对这一技术的了解，并将其合理运用到实际生产过程之中去。通过对不同类型的样品进行测试，可以获得该种元素所具有的特征谱线。这就是所谓的X射线荧光光谱法（XRF）。其主要是利用了物质发射出来的某种波长的光子与原子相互作用时会产生一定能量的现象，从而使得原子内层电子发生跃迁，并且发出可见或紫外等其他波段的光线。因此我们就能够知道，当一束特定波长的光照射到某一个物体表面上之后，由于受到激发，将会有一部分辐射能转化成为荧光或者是其他的一些次级粒子。这些被照射过的部位便会出现相应的荧光强度，然后再借助仪器设备便可将这一些荧光强度转变为具体的数值。对于一些需要进行分析的样品，通过使用X射线照射之后，就会产生相应的X射线。而这些被激发出来的X射线所具有的波长和强度都是不同的，因此可以利用这种性质将其转化为能够识别的光谱，然后再结合其他的相关信息，从而达到最终的目的。具体来说就是要先确定待测物中所含有的各种元素以及它们各自对应的特征谱线，并且还要明确各元素间存在着怎样的关系；最后则要按照相关的比例要求配制好一定浓度范围内的标准溶液，然后用X射线管发出特定频率的X射线，让这些经过照射的样品与标准溶液发生反应，进而使得每个样品上面都会出现一个或多个特征峰，这样就可以得到各个元素的百分比值。对于X射线来说，其主要是由不同波长的光子组成。而且这些不同波长的光子会按照一定顺序发射出来。当X射线照射到物质时就会产生相应的X射线荧光，然后再通过特定仪器设备将所发出的X射线荧光收集起来并进行处理和分析，最后可以得到被测物体的含量以及种类等相关信息[2]。这就是X射线荧光分析法的基本工作原理。具体来讲，该种分析方法需要经过以下几个步骤：首先要确定待测试样的元素成分；之后利用X射线管向试样中辐射一定数量的X射线光子；接着让X射线穿过待测样品并发生作用，从而激发出其中存在的某种元素原子；最后使用专门的检测仪器对发生反应后所释放出来的X射线荧光强度进行测定。X射线荧光分析技术是利用X射线照射待检测试样表面，激发出特定波长的荧光X射线，并将该荧光X射线导入专用的探测器内，经过光电转换及放大处理后得到相应的电信号，再结合标准曲线法可实现对未知组分含量的定量测定。

三、x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用前景

对于不同种类、不同含量以及不同性质的样品，可以通过使用相应的仪器设备来完成对其进行测量。而这种方式能够有效地提高工作效率和质量，同时还具有较高的灵敏性与准确度等优点。由于该项技术是基于X射线光源照射到待测物体上所产生的荧光效应来实现对物质成分的测定，因此它具备了以下几方面的优势：首先，该项技术不会受到其他因素的影响；第二，该项技术操作简便快捷，且不需要太多成本投入；第三，该项技术不仅能够快速地对多种元素进行定性及半定量分析，同时也可对未知样品进行分析；第四，该项技术拥有非常广阔的发展空间，并且随着科技水平的不断提升将会有越来越多的新功能被开发出来。对于不同类型、不同含量的样品，通过X射线荧光光谱仪可以实现快速准确地测定。由于X射线具有较高强度和能量，因此其产生的X射线荧光光谱线非常丰富且复杂多变。利用这些谱线可将待测物体表面或内部存在的多种元素按照一定比例同时激发出来，并以波长为基础形成一个综合性指标，从而能够更加全面地反映被测试样中所有物质成分及其含量信息。这种方式不仅仅是一种简单的定性分析手段，还包括了许多其他方面的内容，如：确定各元素之间是否存在相互影响；判断各种元素所占百分比情况等。由此可见，采用该项技术对样品进行检测时，不但操作简便快捷，还不会受到外界因素的干扰与影响，使得结果更为精确可靠。此外，随着科学技术不断发展进步，X射线荧光光谱仪器也得到了进一步更新完善[3]。

四、结语

综上所述，无机材料测试技术随着科技的发展，不断地应用在铝工业工作中。推动无机材料测试技术的发展，对推动我国铝工业研究有着极其重要的意义，近年来，X射线荧光光谱分析及能量色散X射线荧光光谱仪在铝工业应用较广泛，值得推广。

参考文献：

[1]葛良全.x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用[M].北京：原子能出版社，2020.

[2]向铭.EDXRF技术在金属矿勘查中的应用[J].核电子学与探测技术,2018,28(6).

[3]张国见.x射线荧光分析技术在铝工业分析中的应用[J].核电子学与探测技术，2019，(03).