什么是 XRF？
XRF（X射线荧光光谱仪）技术可用于高精度测定样品的元素组成。XRF 光谱仪的工作原理是用 X 射线照射样品，使样品中的原子发射出特征能量的二次 X 射线，这些二次 X 射线可以被检测和分析。这些信息可用于识别样品中的元素并量化其浓度。
在过去的十年中，XRF 仪器在灵敏度和稳定性方面都取得了长足的进步。因此，它们不再是分析中最重要的误差来源。这是因为 XRF 测量的总体准确性现在受到其他因素的限制，如使用的标准数量、样品的均匀性和 XRF 仪器的稳定性。
XRF 样品制备是提取材料或物质并准备用于分析的过程。这通常包括将材料粉碎，然后制成均匀的混合物。样品制备的目的是减少偏差和误差，并得出准确反映被分析材料成分的结果。有许多不同的技术和方法可用于样品制备，选择哪种方法取决于所分析的材料和所需的准确度。不过，总的来说，目标是制备出尽可能不含污染物的代表性样品。
最常见的 XRF 分析样品制备方法之一是压制颗粒。这种方法特别受欢迎，因为它能产生高质量的结果，而且相对快速、成本低廉。不过，它也不是没有缺点，主要是可能会污染样品。此外，必须仔细制作颗粒，以确保其密度和厚度正确，因为这会影响 XRF 结果。
XRF 样品制备
XRF 分析用压制颗粒的制作过程首先是将样品研磨成细小颗粒。然后在研磨或混合容器中将样品与粘合剂或研磨助剂混合。然后将混合物倒入压模，在 15 到 35T 的压力下进行压制。然后将压制好的颗粒从模具中取出，在 100 至 200 ℃ 的温度下烘干。
由 XRF 压粒机制成的颗粒或片剂即可用于分析。XRF 压粒机制成的颗粒或片剂密度和形状均匀一致。这就提供了易于处理和测量的一致样品。
一个好的起点是回顾将要分析的特定元素，并确定制备这些特定元素样品的最佳方法。例如，有些元素在氧化状态下分析效果可能更好，而有些元素在还原状态下分析效果可能更好。考虑好特定元素后，下一步就是选择合适的样品制备方法。常见的方法包括机械研磨法、化学消解法和熔融法。每种方法都有优缺点，在为特定应用选择最佳方法之前都应加以考虑。最后，针对用于分析的特定 XRF 仪器优化样品制备方案非常重要。不同的 XRF 仪器通常对样品制备有不同的要求，因此在开始样品制备之前，一定要查阅仪器手册或咨询知识渊博的技术人员。
在 XRF 分析中，较小的颗粒往往能得到更准确的结果，因此如果样品特别粗糙，可能需要在分析前将其磨碎。粘合剂的选择也很重要，因为有些粘合剂会产生错误的读数。稀释也可能是一个问题，因为稀释过多会导致结果不准确。对样品施加过大的压力也会导致结果不准确，同样，使颗粒太厚也会导致结果不准确。
样品污染是 XRF 样品制备过程中需要考虑的另一个因素。即使是微量的污染物也会严重影响 XRF 分析。在制备、储存和分析过程中，必须注意防止样品污染。
XRF 压粒机
Kindle Tech xrf 粒料压制机是寻找快速、简便方法制备用于 X 射线荧光分析或红外光谱分析的固体样品粒料的最佳选择。该丸料压制机既能生产固体丸料，也能生产高渗透性丸料，因此是各种应用的多功能选择。此外，颗粒压制机的设计易于使用，因此您可以最大限度地利用样品。
全自动 X 射线荧光压片机是我公司在全自动压片机的基础上开发的一种专为 X 射线荧光光谱仪设计的设备。
内置一套荧光模具，可自动转换模具压力程序。该套模具还配有安全开关，以防止模具在运行过程中超负荷。
XRF 压粒机有许多优点，是那些希望机器简单易用、性能可靠的用户的理想选择。首先，加压和保压都是自动进行的，因此您不必担心手动调节压力的问题。此外，定时器关闭时，机器会自动释放压力，完成后还会弹出颗粒。
如何制备 xrf 样品
xrf 样品的粒度
制备压制颗粒的关键之一是确保样品磨碎后的粒度小于 75µm，但理想的粒度是小于 50µm。粒度是决定压制成功与否和颗粒质量的重要因素。
粉碎机通常用于将材料研磨成非常细的粉末。根据样品类型和体积的不同，粉碎机通常可以在几分钟内完成这项任务。环形和球形粉碎机通常用于此目的。
较小的粒度可实现更好的压缩和更一致的颗粒。较小的粒度是生产可提供最佳分析结果的颗粒的一个重要因素，因为它会影响样品在压制时如何压缩和结合在一起。粒度越小，压缩效果越好，颗粒越稳定。这样可以减少变异性，生产出更能代表原始样品的颗粒。
更重要的是，粒度较大或可变的样品会导致样品的异质性。样品中所含元素的取样深度或临界逸出深度取决于能量，因此每种元素的取样深度或临界逸出深度都不同。波长较长的元素（如 Na）的逸出深度要小于波长较短的元素（如 Fe）。
这意味着 Na 分析只能对样品的前 10 微米左右进行采样，因此更容易受到该范围内样品异质性的影响。
这表现为粒度分布较广，粒度较大的颗粒较多。粒度变化的增加和较大的颗粒尺寸会导致材料性能不佳和加工困难。
在样品的 XRF 分析面上，较大的颗粒尺寸会通过 "阴影效应 "导致分析误差。阴影效应是指较大的颗粒会遮挡来自颗粒表面较小颗粒的 X 射线信号。这会导致 X 射线信号变弱，分析结果不准确。
样品粘合剂
样品粘合剂是任何样品的关键成分。它可以将样品固定在一起，提供结构和支撑。如果没有样品粘合剂，样品就会分崩离析。粘合剂还有助于保护样本不受损坏，防止样本变干。
纤维素和蜡是常用的粘合剂，用于在研磨过程中将样品保持在一起。这两种物质的最佳混合物通常是纤维素/蜡混合物，在研磨过程中会与样品混合均匀。这种混合物会在压力下重新结晶，将样品粘合在一起。
样品粘合剂有各种商业名称，但一般都差不多。
有时也会使用丙烯酸粘合剂，但这种粘合剂很难在研磨机中与样品混合均匀，需要手工混合。丙烯酸粘合剂的粘合特性可使纤维与基体之间的粘合力更强，从而提高复合材料的强度和刚度。然而，刚度的增加会导致脆性和抗冲击性的降低。
有些粘合剂研磨剂是预混合颗粒，可在研磨过程中自动添加到研磨机中。
样品稀释
添加到样品中的粘结剂量是一个重要的考虑因素，因为它会稀释样品，而且必须以相同的比例添加到每个样品中，以避免稀释误差。向样品中添加粘合剂时必须精确，以保持一致性并避免错误。
由于大多数现代 XRF 压片机都能为主要元素提供足够的强度，因此使用大量的粘合剂以确保颗粒的强度是安全的。粘合剂可使样品更加稳定可靠，这对准确分析至关重要。使用粘合剂制成的颗粒在压制过程中也不易开裂或破裂。
薄弱的 XRF 颗粒会在光谱仪中破裂，导致仪器损坏。这是因为光谱仪是一个非常敏感的机器，很容易被薄弱的颗粒损坏。
粘合剂与样品的比例为 20-30%，几乎总能产生非常坚固的颗粒，从半米高的地方掉到地上也不会碎裂。
如果考虑到消耗品成本，可以使用较低的粘合剂/样品比例，但需要进行一些实验，以确定最佳稀释水平。这样可以减少粘合剂的使用量，从而减少所需的耗材。此外，较低的比率还可以改善粘合剂的性能，从而减少问题，提高质量。
合适的压力
样品和粘合剂混合后，使用 xrf 样品压制机将材料压入模具中。
施加在样品上的压力应足以完全压缩样品并使粘结剂重新结晶。
要做到这一点，必须使用带有适当模具的压机，并施加针对被测材料的建议压力。要确保样品被完全压缩，使颗粒中不留空隙，最重要的一个因素就是使用带有适当模具的压机，并施加针对被测材料的建议压力。
看起来不错的颗粒可能仍然含有空隙，这会导致较轻元素的强度降低。因此，在使用前必须测量颗粒，以确保它们能提供所需的强度水平。
如果您想最大限度地利用光元素样品，就应该尝试增加压力，直到光元素的强度达到最大值并稳定下来。这样，您就能在光元素分析中获得清晰准确的读数。
将样品放入压力容器并加压后，样品会发生变形。变形量取决于材料的屈服强度和施加的压力。大多数样品在施加 25-35T 的压力 1-2 分钟后会达到最大变形量。
重要的是要缓慢释放施加在样品上的压力，以防止样品表面开裂。如果压力释放过快，可能会导致样品破裂。
XRF 样品厚度
对于要测量的所有元素来说，X 射线束必须能无限放大样品颗粒的厚度。样品中产生的 X 射线必须能够在不被重新吸收的情况下从样品中逸出，以便到达探测器进行测量。相对于低能量元素，高能量元素（通常是原子序数较高的元素）在样品中的逸出深度较深。来自高能量元素的信号要比来自低能量元素的信号采样更多的颗粒。样品重新吸收 X 射线的能力与样品的平均原子质量成正比。
任何样品的吸收能力都可以根据其平均元素组成和每种元素的质量吸收系数计算出来。质量吸收系数（MAC）是衡量物质吸收电磁辐射能力的指标。MAC 越高，物质吸收的越多。
当特定元素的逸出深度大于颗粒厚度时，问题就出现了。
例如，颗粒 "A "对元素 "B "的吸收可能很好，但对元素 "C "的吸收却不好。要记住的主要一点是，在实际生产中使用每种新丸料之前，都要对其所要使用的元素类型进行测试。在元件压制中，颗粒通常用于将元件压制到位。由于每种元件类型都不相同，因此在实际生产中使用之前，必须在元件类型上测试每种新颗粒。这样，您就可以确保颗粒能达到预期效果。
因为这是一个与元素有关的问题，特定的压制颗粒可能会对某些元素产生良好的效果，但对其他元素则不会。
您应该确保压制的颗粒比最高能量元素的逸出深度更厚。这将有助于确保所有高能粒子都被截留在颗粒中，并能进行精确测量。
通常情况下，对于直径为 32 毫米的颗粒，用 8-10 克样品制成的颗粒，或者对于直径为 40 毫米的颗粒，用 13-15 克样品制成的颗粒，对于元素来说已经足够厚了。
样品污染
如果样品不均匀，例如含有夹杂物，得到的颗粒可能无法代表整个样品。在这种情况下，夹杂物可能会产生与基体无关的重要信号。为避免样品污染并确保颗粒代表整个样品，必须使用高质量的颗粒压制机，并在整个颗粒中均匀分布样品。此外，在两次取样之间必须清洁压粒机，以避免交叉污染。
污染通常发生在样品研磨过程中，主要有两个来源：样品制备设备和样品之间的交叉污染。最常见的污染类型是来自样品制备装置的磨损碎屑，它们可能在研磨过程中进入样品。在某些情况下，通过采取预防措施防止样品间的交叉污染，可以消除这种污染。
来自样品制备设备的污染
样品粉碎机是有可能对样品造成最大污染的样品制备设备。高速设备可以快速分解样品，但也会产生大量粉尘和气溶胶，对样品造成污染。如果使用不当，样品粉碎机会给分析带来很大的误差。
粉碎机是一种将样品从粗粒研磨成细粉的机器。最常见的粉碎机是环形和球形研磨碗，用于将直径几毫米的样品研磨成细粉。
用来研磨样品的材料可能会在最终产品中引入异物。为了避免这种情况，在选择研磨介质时必须小心谨慎。
钢、碳化钨以及氧化铝和氧化锆等陶瓷是最常见的选择。
钢可添加铁、镍和铬，碳化钨可添加 W，氧化铝和氧化锆可分别添加 Al 和 Zr。因此，重要的是要考虑分析哪些元素，并相应地选择研磨容器，以避免污染。
碳化钨是最硬的金属之一，因此是许多应用的常见选择。在许多应用中，它也不太可能成为分析的关键元素。不过，碳化钨通常是最昂贵的选择。
样品间交叉污染
在对样品进行污染物分析时，样品制备过程中的交叉污染是一个主要问题。它有可能造成偏差，使结果出现偏差，从而难以得出准确的结论。为了最大限度地降低这种风险，必须制定并始终遵守严格的清洁协议。
避免交叉污染的方法之一是为每种类型的样本设立专门的区域。这样就不会出现一种样本接触到另一种样本的风险。避免交叉污染的另一种方法是为每种类型的样本使用不同的仪器。这样可以确保不会出现一种样本接触到另一种样本的风险。最后，在处理样品时使用适当的个人防护设备（PPE）非常重要。这包括手套、围裙和口罩。使用个人防护设备可将交叉污染的风险降至最低。
校准标准和常规样品的制备
与所有分析技术一样，XRF 结果的准确度和精确度受多种因素影响，包括仪器校准、操作员的专业知识、样品制备以及分析方法的选择。不过，XRF 通常被认为是一种非常准确和精确的技术。
校准标准和未知样品必须以相同的方式制备，以确保分析的准确性。这是因为不同的制备方法会导致不同的结果。因此，如果校准标准和未知样品的制备方法不同，就会影响分析的准确性。
总结
在压制颗粒的制备过程中，有几个常见的因素会导致误差。样品的粒度以及粘合剂的选择都会影响压制颗粒的准确性。样品的稀释比例和施加的压力也会影响最终的颗粒。颗粒的厚度和样品间的交叉污染也是造成误差的常见原因。
在制定限制误差的方法时，必须注意细节并保持警惕。这就意味着要有一个清晰的、有据可查的方法，并始终如一地遵守规程。良好的方法开发需要对主题的理解和对准确性的执着追求。一旦制定了方法，就必须通过坚持数据收集、分析和解释的最佳实践来限制可变性的来源。
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