X射線熒光光譜分析技術(shù)系列講座 | 漂移校正的意義與設(shè)置
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漂移校正(Drift Correction)
波長色散型X射線熒光光譜儀有良好的長期穩(wěn)定性,但為了保證分析結(jié)果滿足質(zhì)控要求,還是需要對儀器的漂移進(jìn)行校正。
漂移校正:通過校正,將儀器當(dāng)前測量的X射線熒光強(qiáng)度校正到建立校準(zhǔn)曲線時(shí)的強(qiáng)度值。
漂移校正方法:在建立校準(zhǔn)曲線的前后,測量用于校正儀器漂移的漂移校正樣品(或者稱之為標(biāo)準(zhǔn)化樣品),記錄初始的X射線熒光強(qiáng)度值。一段時(shí)間后,如果儀器有漂移,再次測量漂移校正樣品,記錄X射線熒光強(qiáng)度值,與初始值進(jìn)行比較,獲得漂移校正系數(shù)。測量未知樣品時(shí),用漂移校正系數(shù)校正未知樣品的X射線熒光強(qiáng)度,獲得校正強(qiáng)度。將校正強(qiáng)度代入校準(zhǔn)曲線,計(jì)算待測元素的含量。
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導(dǎo)致漂移的因素
現(xiàn)代的波長色散型X射線熒光光譜儀的穩(wěn)定性(相對偏差)可以達(dá)到0.05%,甚至更低。但長期運(yùn)行后,儀器可能會漂移(衰減)。另外,儀器維修維護(hù)后,某些部件的差異也會引起儀器性能的變化。
儀器的漂移
光管的衰減是主要的漂移因素。隨著光管制造技術(shù)的進(jìn)步,光管的衰減已經(jīng)變得非常慢,短波段的X射線幾乎不衰減。但是,長時(shí)間(累年)的漂移還是需要考慮。
晶體的潮解。主要是PET晶體。隨著晶體制造技術(shù)的進(jìn)步,晶體的衰減也已經(jīng)變得非常慢。
光路的污染。少量樣品粉末掉入到光路中,輕微地阻擋(吸收)了部分X射線。
更換了探測器窗膜。
儀器的不穩(wěn)定(并非漂移)
光譜室溫度不穩(wěn)定,探測器分辨率超標(biāo),這些不是儀器的漂移,需要維修維護(hù),不能通過漂移校正解決問題。
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漂移校正樣品的選擇
選擇漂移校正樣品的最重要的原則:漂移校正樣品的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。漂移校正是校正儀器的變化,漂移校正樣品本身必須是穩(wěn)定的。
漂移校正是校正儀器測量強(qiáng)度的變化,漂移校正樣品不需要知道準(zhǔn)確的含量,即漂移校正樣品不必是標(biāo)準(zhǔn)樣品。
漂移校正樣品最好含有要測量的元素,并且有一定的含量,以減少計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差。
漂移校正樣品最好含有多個(gè)要測量的元素,以減少漂移校正樣品的數(shù)量。
漂移校正樣品的譜線強(qiáng)度最好與校準(zhǔn)曲線的高點(diǎn)的強(qiáng)度相近,但在實(shí)際工作中很難做到。比較理想的情況是:漂移校正樣品的強(qiáng)度 > 60% * 校準(zhǔn)曲線的高點(diǎn)的強(qiáng)度。
一條校準(zhǔn)曲線可能會使用十年以上,需要妥善保存漂移校正樣品。
保護(hù)好漂移校正樣品的測量面。建議放在干燥器中保存。
對于壓片或熔片方法制備的漂移校正樣品,要留有足夠制備多個(gè)壓片或熔片的粉末樣品。
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隨機(jī)的漂移校正樣品
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共用漂移校正譜線
波長(能量)相近的譜線,儀器漂移對其測量強(qiáng)度的影響相似。波長相近的譜線,可以考慮共用某一條譜線的漂移校正數(shù)據(jù)。
例子1:含S的樣品通常不穩(wěn)定,空氣中的S可能會富集到樣品表面。S KA1譜線和P KA1譜線的波長相近,可以考慮共用P KA1譜線的漂移校正數(shù)據(jù)。
例子2:含V的漂移校正樣品不容易獲得,V KA1譜線和Ti KA1譜線的波長相近,可以考慮共用Ti KA1譜線的漂移校正數(shù)據(jù)。
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單點(diǎn)校正和多點(diǎn)校正
單點(diǎn)校正:只用一個(gè)漂移校正樣品。
多點(diǎn)校正:采用一個(gè)高含量漂移校正樣品和一個(gè)低含量漂移校正樣品,或者采用多個(gè)漂移校正樣品。
多數(shù)情況下,建議采用單點(diǎn)校正。在探測器的線性范圍內(nèi),高強(qiáng)度的X射線熒光和低強(qiáng)度的X射線熒光的漂移系數(shù)是相近的。
對于高含量的元素,單點(diǎn)校正足以滿足要求。對于痕量的元素,可以考慮采用高低標(biāo)二個(gè)漂移校正樣品*。
* 注:James Willis, Clive Feather, Ken Turner. Guidelines for XRF analysis. Published by James Willis Consultants cc, Cape Town, South Africa. 2014:6-36
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單點(diǎn)校正
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多點(diǎn)校正
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如何測量漂移校正樣品
漂移校正樣品的測量強(qiáng)度的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差必須小于標(biāo)準(zhǔn)樣品和未知樣品的測量強(qiáng)度的計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差。所以,漂移校正樣品需要更長的測量時(shí)間。
James Willis等*在《Guildlines for XRF analysis》書中建議漂移校正樣品的測量時(shí)間設(shè)置為日常樣品的測量時(shí)間的4倍
* 注:James Willis, Clive Feather, Ken Turner. Guidelines for XRF analysis. Published by James Willis Consultants cc, Cape Town, South Africa. 2014:6-35
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何時(shí)測量漂移校正樣品
漂移校正樣品的第一次測量,即漂移校正樣品的初始強(qiáng)度值,必須在建立校準(zhǔn)曲線測量標(biāo)準(zhǔn)樣品的同時(shí)測量,或者在前后間隔不長的時(shí)間內(nèi)測量,認(rèn)為在這段時(shí)間內(nèi),儀器足夠穩(wěn)定。
漂移校正樣品的測量頻率和時(shí)間間隔,取決于儀器的穩(wěn)定性和分析結(jié)果的質(zhì)控要求。
在日常工作中,建議定期測量質(zhì)控樣品,當(dāng)質(zhì)控樣品超出允許范圍時(shí),需要測量漂移校正樣品。
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如何在Spectra Plus軟件中
查詢漂移校正記錄
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Spectra Plus軟件
如何選擇漂移校正數(shù)據(jù)
如果漂移校正樣品的強(qiáng)度與上一次的漂移校正強(qiáng)度的差超過了30%,軟件會提示:強(qiáng)度不恒定(Inconsistent),軟件不能進(jìn)行漂移校正。這時(shí)需要找出原因:漂移校正樣品的位置是否放錯(cuò)了,漂移校正樣品被污染了,或儀器的硬件出現(xiàn)了問題。
如果有多次漂移校正記錄,軟件會自動選擇與待測樣品測量時(shí)間相近的漂移校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
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