路径: 主页 > GB/T > 第456页 > GB/T 16597-2019 | 标准编号 | GB/T 16597-2019 (GB/T16597-2019) | | 中文名称 | 冶金产品分析方法 X射线荧光光谱法通则 | | 英文名称 | Analytical methods of metallurgical products - General rule for X-ray fluorescence spectrometric methods | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H10 | | 国际标准分类 | 77.040.30 | | 字数估计 | 18,193 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2020-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 16597-2019: 冶金产品分析方法 X射线荧光光谱法通则
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 16597-1996
冶金产品分析方法
X射线荧光光谱法通则
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
1 范围
本标准规定了用X射线荧光光谱法进行元素定量分析的一般要求,包括术语和定义、基本原理、仪
器、试剂和材料、试料的制备方法、定量分析、安全注意事项和测定结果的记录和表述。
本标准适用于波长色散型和能量色散型X射线荧光光谱仪测量各种材料中的元素成分和元素含
量,可用于除H、He、Li外,周期表中从4Be到92U之间的所有元素的常量、微量的定性和定量分析,供以
X射线管作激发源的波长色散和能量色散 X射线荧光光谱仪使用。分析元素的质量分数范围:
0.0001%~100%。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 6379.2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分:确定标准测量方法重复
性与再现性的基本方法
JJG810 波长色散X射线荧光光谱仪
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
4 基本原理
4.1 波长色散X射线荧光光谱分析基本原理
元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁,同时发射出具有一定特征波长的X射线,
根据测得谱线的波长和强度进行元素定性和定量分析。以准直器与平面单晶相组合的波长色散型X
射线荧光光谱仪光路示意如图1所示。
4.2 能量色散X射线荧光光谱分析基本原理
分析样品被激发源激发发出特征X射线,用具有一定能量分辨率的X射线探测器,探测样品所发
出的各种能量特征X射线,探测器输出信号幅度与接收到的X射线能量成正比。根据能量的大小及强
度,对样品进行定量、定性分析。
5 仪器
5.1 仪器的组成
5.1.1 波长色散X射线荧光光谱分析仪
波长色散X射线荧光光谱分析仪构成示意图如图2所示。
5.1.2 能量色散X射线荧光光谱分析仪
5.1.2.1 仪器组成:能量色散X射线荧光光谱分析仪组成如图3所示,整套由四部分组成。
图3 能量色散X射线荧光光谱分析仪组成
5.1.2.2 激发源:能量色散X荧光分析仪的激发源由X光管及其高压电源组成。X光管多采用小功
率、热阴极、薄窗密封式真空X射线管。与其配套的高压电源一般可采用干式灌封电源。高压电源应
有供给灯丝电流的输出回路。电源的电压、电流稳定度应高于0.1%(基准条件下8h)。
5.1.2.3 探测器:能量色散X射线荧光分析仪可以没有分光系统,样品产生的X荧光直接进入探测器,
也可以采用半导体探测器和多道脉冲高度分析器提高分辨本领。探测器应具备一定的能量分辨能力。
5.1.3 X射线发生器
X射线发生器由X射线管、高压电源及控制器构成。X射线管是激发源,为了激发试料中分析元
素的特征X射线,应用具有足够能量和强度的一次X射线照射试料,才能得到满足测定所要求的荧光
强度;高压电源为X射线管提供电压和电流;控制器用于控制X射线管的电压和电流,由三部分构成,
即管电压、管电流调节器,管电压、管电流稳定器,安全保护电路。
5.1.4 X光管构造和基本要求
5.1.4.1 X光管发出X射线,X光管的构造示意图如图4所示。
5.1.4.2 灯丝由钨丝制成,施加8V~15V低电压,最大电流约为4A~5A。X光管使用数百小时后,
应进行靶纯度检查,如果杂质谱线强度大于靶材特征谱线强度,需要更换新靶。
5.1.5 X射线分析靶材
5.1.5.1 波长色散X射线荧光分析仪的常用靶材
波长色散X射线荧光分析仪各种常用靶材及其适合的分析范围如表1所示。
5.1.5.2 能量色散X射线荧光分析仪的常用靶材
能量色散使用不同的靶材其能谱及强度都有变化。常用的靶材及特征线能量如表2所示。
5.1.6 分光-探测系统
5.1.6.1 组成
包括试料室、分光室和探测器,其作用是从试料所产生的荧光X射线当中选择出某元素的分析线
进入探测器,探测器每接收一个X射线光子就输出一个电脉冲,电脉冲的幅度与入射光子的能量成
正比。
5.1.6.2 试料室
X射线荧光光谱分析试料室分为两种:波长色散X射线荧光光谱分析和能量色散X射线荧光光谱
分析。
a) 波长色散X射线荧光分析试料室
试料室要求X射线管窗口至试料照射面的距离有良好的再现性。为了减少试料表面不均匀造成
的影响,试料室应有试料旋转机构。为了改善激发源的光谱分布,可在激发源与试料之间加设滤光片。
b) 能量色散X射线荧光分析试料室
为了分析低原子序数的各种元素,应消除空气对其特征X射线的吸收,需要将试料室抽真空或者
充氦气。在真空下测量时需要使真空度达到6Pa以上。同时,定量分析时,几何条件变化会引起分析
结果的误差,一般要求试料室各个样品位置垂直变化在±30μm范围内。
5.1.6.3 分光室
分光室由准直器(或狭缝)、分光晶体及其传动机构等构成,其作用是从试料发出的荧光X射线中
选择所需要的谱线。分光晶体的位置由能长期保持角度再现精度的传动机构所控制,要求分光晶体的
材质受温度变化的影响小,并且能长期稳定。
5.1.6.4 探测器
将X射线光子能量变换为与该能量成比例的脉冲,探测器具有鉴别能量的正比例特性。常用的探
测器有半导体计数器、流气式正比计数器(流气式或封闭式)、闪烁计数器。
5.1.7 计数-记录系统
从探测器的输出脉冲中选出所要的脉冲进行计数、显示并记录,由前置放大器、单道波高分析器、定
标器、定时器、计数率计等构成。各部分的作用如下:
a) 前置放大器变换来自探测器的脉冲输出阻抗并放大到一定的幅度;
b) 波高分析器对前置放大器输出脉冲的幅度再作线性放大并加以识别,具有能量识别功能;
c) 定标器对脉冲进行计数,应具有满足计数要求的计数速度和容量;
d) 定时器用于选择测量时间,应具有良好的定时精度;
e) 计数率计用于记录(显示)、检测X射线强度。
5.1.8 数据处理系统
采用计算机及其软件对X射线强度进行校正并换算成分析元素的含量。
5.1.9 换气机构
为减少大气对长波 X射线的吸收,应有抽真空系统或氦气置换系统并有稳定地维持其压力的
装置。
5.1.10 冷却装置
为使X射线管及高压电源在工作时处于良好散热状态,应有冷却装置。一般用水冷却。侧窗靶为
阳极接地,可用洁净自来水;冷却端窗靶为阴极接地,阳极要用电阻率大于5.0ΜΩ·cm的去离子水
冷却。
5.1.11 附属设备
常用的附属设备有自动进样装置、试料切割机、研磨机、粉碎机、混匀机、压样机、熔融机等,需要时
性能应满足要求。
5.2 仪器参数的选择
5.2.1 光路介质
分为空气、真空、氦气三种不同的光路介质,轻元素应在真空介质测量,液体和湿的粉末状样品因为
水分的蒸发应在氦气系统中测量,但只能测量氟以后的元素。不同介质环境下X射线强度的比较如
图5所示,图中纵坐标为相对强度(%),横坐标代表各元素的Kα 线。
5.2.2 探测器
5.2.2.1 波长色散X射线荧光分析探测器
探测器产生的脉冲与辐射的能量成正比,波长成反比。有半导体计数器、流气式正比计数器(流气
式或封闭式)、闪烁计数器等,一般情况下,流气式正比计数器用于长波段,典型的如Be到Ni元素的K
系光管谱线以及Hf到Ba元素的L系光管谱线;闪烁计数器用于短波段。
5.2.2.2 能量色散X射线荧光分析探测器
能量色散X荧光分析仪器没有分光系统,样品产生的X荧光射线直接进入探测器,一般采用高能
量分辨率硅(锂)X射线探测器,能量分辨率大都在135eV~145eV。
5.2.3 常用分光晶体及其适用范围
常用分光晶体及其适用范围见表3。
5.2.4 推荐选用的仪器参数
波长色散X射线荧光分析推荐选用的仪器参数见图6。
5.3 仪器的安置
为了使X射线荧光光谱仪处于正常工作状态,安放仪器时要注意以下几点:
a) 仪器室内无有害及腐蚀性气体;
b) 避免日光直接照射仪器;
c) 为了使仪器处于良好稳定状态,要有恒温设备,一般室温为20℃~25℃:±2℃,相对湿度小
于75%;
d) 仪器附近无强磁场及高频干扰;
e) 室内无强烈振动且通风良好;
f) 使用专用地线,接地电阻应满足仪器所要求的指标。
5.4 仪器的检定
除了做好日常维护并用标准化试料校正仪器的漂移外,每年还应定期对仪器的技术指标进行检定,
包括精密度、稳定性、X射线计数率、探测器分辨率和仪器的计数线性等。波长色散型仪器的检定方法
及检定结果的判定应遵循JJG810之规定。
6 试剂和材料
6.1 四硼酸锂(Li2B4O7):使用前,在600℃下灼烧4h,冷却、密封备用,优级纯或分析纯。
6.2 偏硼酸锂(LiBO2):使用前,在600℃下灼烧4h,冷却、密封备用,优级纯或分析纯。
6.3 碳酸锂和氧化硼(Li2CO3 和B2O3):可代替四硼酸锂,优级纯或分析纯。
6.4 硝酸锂(LiNO3):优级纯或分析纯。
6.5 硝酸铵(NH4NO3):优级纯或分析纯。
6.6 溴化锂(LiBr):优级纯或分析纯。
6.7 碘化铵(NH4I):优级纯或分析纯。
6.8 氧化物或盐类(视分析任务而定):光谱纯或优级纯。
6.9 无机酸:分析纯。
6.10 塑料环:由聚氯乙烯材料制成,在粉末压片法制样过程中,用以加固粉末压块试样。
6.11 金属环:其作用与塑料环相同。
7 试料的制备方法
7.1 固体制样法
对于金属、合金、铸铁、矿石、玻璃等块状样品,如能找到合适的标准样品,则只要对块状样品进行切
割和表面抛光,即可放入仪器内进行测量。而对其他零件,如丝、棒、片等各种材料小型样品,可以进行
粉碎、熔融或转化成溶液。
7.2 粉末压块法
称取适量粒度小于75μm的粉状试料,按需要可加入一定量的稀释剂、助磨剂或黏合剂,在磨样机
碾磨混匀,转移至压片模具内,在设定好的压片条件下压制成片。
压片可选的模具有:圆柱形压模、专用样品杯、压环等,压环又分为塑料环、金属环、硼酸镶边等,其
中压环应用最为普遍。成形的压片应外观规整、表面均匀,无划痕和裂痕现象。
7.3 玻璃体熔融法
在黄铂金坩埚内,以一定比例定量称取合适粒度的分析样品、主熔剂、助熔剂、氧化剂、脱模剂。混
合均匀后,把坩埚放入预先加热到1000℃~1200℃的熔样机或马弗炉内熔融,熔融完成后,转移至预
先加热的黄铂金模具冷却凝固,玻璃体熔片在较短的时间内,从模具上自动剥离开来。与模具底接触的
熔片面,即为放入仪器内的测量面。
成形的玻璃片应外观规整、表面光洁、整体均匀且无气泡。
7.4 溶液制样法
对固体样品进行化学处理,使它转化成溶液。标准溶液和分析......
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