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第1章 X射线的物理基础 1

1.1 X射线的定义 1

1.2 X射线光谱 2

1.2.1 连续X射线光谱 2

1.2.2 原子结构及轨道能级 4

1.2.3 特征X射线光谱 7

1.2.4 莫塞莱定律 8

1.2.5 特征X射线光谱强度间的相对关系 9

1.3 俄歇效应：伴线 10

1.4 荧光效应：荧光产额 11

参考文献 12

第2章 X射线的基本性质 13

2.1 X射线的散射 13

2.1.1 相干散射 14

2.1.2 康普顿散射 15

2.2 X射线的衍射与偏转 17

2.2.1 布拉格衍射原理 17

2.2.2 X射线的偏转 19

2.2.3 镜面反射 20

2.2.4 全反射 20

2.3 X射线的吸收 21

2.3.1 质量吸收或衰减系数 22

2.3.2 质量吸收或衰减系数与波长及原子序数的关系 23

2.3.3 吸收限及临界厚度 23

2.3.4 反平方定律 25

参考文献 26

第3章 X射线的激发 27

3.1 初级激发 27

3.2 次级激发 28

3.2.1 单色激发 28

3.2.2 多色激发 29

3.3 互致激发（次生激发） 31

3.4 激发源 32

3.4.1 放射性同位素 33

3.4.2 同步辐射光源 35

3.4.3 X射线管 36

3.4.4 二次靶 38

参考文献 39

第4章 X射线的色散 40

4.1 概述 40

4.2 波长色散 40

4.3 能量色散 42

4.4 非色散 44

参考文献 47

第5章 X射线的探测 48

5.1 概述 48

5.2 气体正比型探测器 49

5.3 探测器的光电转换参数 55

5.4 闪烁计数器 58

5.5 固体探测器 59

5.5.1 锂漂移硅［Si（Li）］探测器 60

5.5.2 珀尔贴（Peltier）效应 62

5.5.3 Si-PIN探测器 63

5.5.4 硅漂移探测器（SDD） 64

5.5.5 高纯锗（Ge）探测器 64

5.6 探测效率及能量分辨率 65

5.6.1 量子计数效率 65

5.6.2 能量分辨率 67

5.7 各种常用探测器的比较 70

参考文献 71

第6章 X射线的测量 73

6.1 测量系统 73

6.1.1 概述 73

6.1.2 前置放大器 74

6.1.3 主放大器 74

6.1.4 脉冲高度选择器 75

6.1.5 脉冲高度分布曲线 77

6.1.6 多道脉冲分析器（MCA） 79

6.1.7 脉冲高度分布的自动选择 81

6.1.8 定标器及定时器 82

6.1.9 微处理机 82

6.2 测量方法 82

6.2.1 定时计数（FT）法 83

6.2.2 定数计时（FC）法 83

6.2.3 最佳定时计数（FTO）法 84

参考文献 85

第7章 波长色散X射线荧光光谱仪 86

7.1 概述 86

7.2 波长色散光谱仪的基本结构 86

7.2.1 X光管 87

7.2.2 准直器 91

7.2.3 辐射光路 92

7.2.4 分光晶体 93

7.2.5 平面晶体色散装置 98

7.2.6 弯曲晶体色散装置 99

7.2.7 测角仪 101

7.3 探测器 102

7.4 脉冲高度分布及脉冲高度分析器 103

7.5 定标计数电路 105

7.6 测量参数的选择 106

参考文献 109

第8章 能量色散X射线荧光光谱仪 110

8.1 概述 110

8.2 光谱仪结构 111

8.2.1 能量色散探测器 112

8.2.2 多道脉冲高度分析器 114

8.2.3 滤光片及其选择 117

8.2.4 X光管 120

8.3 通用型能量色散光谱仪 120

8.4 三维光学能量色散光谱仪 122

8.4.1 偏振原理 123

8.4.2 二次靶 124

8.5 谱处理技术 127

8.5.1 光谱数据的基本组成 128

8.5.2 谱处理的基本步骤 133

8.5.3 常用的谱处理方法 135

8.6 能量色散X射线荧光分析技术的特殊应用 147

8.6.1 全反射X射线荧光光谱分析（TXRF） 147

8.6.2 同步辐射X射线荧光光谱分析（SRXRF） 152

8.6.3 微束X射线荧光光谱分析（μ-XRF） 153

参考文献 159

第9章 基体效应 161

9.1 概述 161

9.2 基体效应 162

9.2.1 吸收-增强效应 162

9.2.2 吸收-增强效应对校准曲线的影响 164

9.2.3 吸收-增强效应的预测 164

9.3 物理-化学效应 166

9.3.1 颗粒度、均匀性及表面结构影响 166

9.3.2 样品的化学态效应 170

9.3.3 样品的无限厚度与分析线波长的关系 171

参考文献 174

第10章 光谱背景和谱线重叠 175

10.1 光谱背景 175

10.2 光谱背景的起源与性质 176

10.2.1 光谱背景的测量与校正 176

10.2.2 降低背景的若干方法 180

10.3 光谱干扰的来源 181

10.3.1 光谱干扰的类别 181

10.3.2 消除干扰的方法 183

10.4 灵敏度S 189

10.4.1 检测下限 189

10.4.2 定量下限 190

参考文献 191

第11章 定性与半定量分析 192

11.1 概述 192

11.2 光谱的采集与记录 194

11.3 谱峰的识别与定性分析 198

11.3.1 谱峰的平滑 198

11.3.2 谱峰的检索 199

11.3.3 谱峰的识别（匹配） 200

11.3.4 元素标注 202

11.4 半定量分析 202

参考文献 208

第12章 定量分析——实验校正法 210

12.1 概述 210

12.2 标准校准法 210

12.3 加入内标校准法 211

12.4 散射内标法 215

12.4.1 散射背景比例法 215

12.4.2 散射靶线比例法 216

12.5 二元比例法 218

12.6 基体-稀释法 219

12.7 薄膜法（薄试样法） 220

参考文献 221

第13章 定量分析——数学校正法 223

13.1 概述 223

13.2 数学校正法 223

13.2.1 经验系数法 223

13.2.2 理论影响系数法 228

13.2.3 基本参数法 229

13.3 X射线荧光理论强度的计算 232

参考文献 241

第14章 样品制备 243

14.1 概述 243

14.2 固体样品的制备 243

14.3 粉末试样的制备 246

14.3.1 松散粉末的制备 248

14.3.2 粉末压片 248

14.4 熔融法 250

14.4.1 经典熔融法 252

14.4.2 熔融设备 257

14.4.3 离心浇铸重熔技术 259

14.5 液体试样的制备 261

14.5.1 溶液法 261

14.5.2 离子交换法 262

参考文献 263

第15章 应用实例 264

15.1 痕量元素分析 264

15.1.1 概述 264

15.1.2 背景及光谱重叠的校正方法 264

15.1.3 基体影响的校正 268

15.1.4 校准曲线 270

15.2 宽范围氧化物分析 272

15.2.1 概述 272

15.2.2 方法要点 272

15.2.3 合成标准的配制 273

15.2.4 样品制备 273

15.2.5 分析测量条件 274

15.2.6 方法验证 275

15.3 油类分析 277

15.3.1 概述 277

15.3.2 方法要点 277

15.3.3 结论 280

15.4 钢铁与合金分析 281

15.4.1 概述 281

15.4.2 方法要点 282

15.4.3 分析测量参数 283

15.4.4 方法准确度的验证 284

15.5 痕量元素的能量色散X射线荧光光谱分析 285

15.5.1 概述 285

15.5.2 仪器及实验条件 285

15.5.3 方法要点 285

15.6 高能激发能量色散X射线荧光光谱分析 287

15.6.1 概述 287

15.6.2 方法要点 288

15.6.3 仪器及测量条件 289

15.6.4 样品制备 290

15.6.5 校准的准确度 290

参考文献 292

第16章 薄膜和镀层厚度的测定 294

16.1 概述 294

16.2 薄膜及样品无限厚度的定义 294

16.3 薄膜厚度测定的基本方法 297

16.3.1 薄膜（镀层）发射法 297

16.3.2 基底线吸收法 298

16.3.3 理论校准法 299

16.3.4 测定多层薄膜的基本参数法 301

16.4 应用实例 303

16.4.1 镀锌板镀锌层质量厚度的测定 303

16.4.2 彩涂板镀层厚度及铝锌含量的测定 304

16.4.3 镀锡板的镀锡层厚度测定 304

16.4.4 硅钢片绝缘层厚度测定 305

参考文献 307

第17章 分析误差与不确定度 308

17.1 概述 308

17.2 数值分析中的若干基本概念 308

17.2.1 真值与平均值 308

17.2.2 精密度和准确度 310

17.2.3 分析误差 310

17.2.4 分布函数 311

17.2.5 计数统计学与测量误差 314

17.3 误差来源及统计处理 316

17.3.1 强度计数的标准偏差 317

17.3.2 最佳计数时间的选择 318

17.3.3 提高精密度与准确度的基本措施 318

17.4 不确定度及计算 319

17.4.1 测量不确定度 319

17.4.2 统计不确定度 320

17.4.3 误差传递与不确定度 320

17.4.4 不确定度的计算 321

17.4.5 平均值不确定度的计算 321

17.4.6 统计波动 322

17.5 最小二乘法的统计学原理 322

17.5.1 线性最小二乘法拟合 323

17.5.2 多元线性拟合 325

17.5.3 多项式拟合 325

17.5.4 非线性最小二乘法拟合 326

参考文献 328

附录 330

1 分析误差允许范围 330

2 常用元素化合物的换算系数表 337

3 元素名称、符号、原子序数及相对原子质量数据表 342

4 K、L、M系激发电位（kV）／结合能（keV） 343

5 K、L、M系吸收限波长 346

6 K、L系主要谱线的光子能量 348

7 K、L、M系平均荧光产额 350

8 K和LⅢ吸收限陡变比（r）及（r—1）／r值 352

9 K系主要谱线的波长 353

10 L系主要谱线的波长 356

11 M系主要谱线的波长 360

12 M系主要谱线的光子能量 361

索引 364