XRF 與LIBS原理應用與能力比較

 XRF 原理

 XRF 原理

 XRF (X-Ray螢光分析儀)利用X-Ray撞擊電子軌域,電子離開電子軌域由其他層電子來遞補形成能量差,以螢光方式釋放。在不同軌域能量差不同而有不同能量螢光,而有Kα、Kβ、Lα、Lβ…一般分析能力大約都在Na~U左右,使用Si Pin檢測器或SDD Silcon Drift檢測器,目前從金屬型號判別PMI到有害金屬元素分析RoHS,土壤八大重金屬…都普遍使用 XRF 

 
優勢 

(1) 快速分析(幾十~幾百秒)
(2) 不用前處理
(3) 金屬、塑膠、土壤都可以應用
(4) XRF的元素愈重愈容易檢測。

缺點 元素愈輕愈難檢測。

所以在於Na, Be, B, Li, C, O, N完全無法檢測,Al, Mg, Si則檢測效果較差,但對於某些領域這些元素相對其他元素很重要。
 
LIBZ Laser Induce Breakdown SpectrumLIBZ原理
 
 
雷射感應破裂光譜,此儀器利用雷射激發樣品使其在表面形成電漿狀態(Plasma)當降至原子態時產生原子放射光譜(Atomic Emission Spectrum)。
 

理論上LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy 也可以稱為LIBZ)可檢測所有元素(H~U),其能力與雷射功率CCD解析度有關。
 

電漿溫度高達100,000°K當電漿熱動態平行溫度會降至5000°K~20,000°K,在電漿產生的早期高溫下,材料會崩解成離子態及原子態,此時電將會放射出連續輻射線,在短暫過程中,電漿會瞬間以超音波加速膨脹並降溫,此時可以觀測到元素特性的原子放射光譜,而連續輻射線與特性分析線僅差距10μs,前端連續光譜沒有意義, 10μs以後的特性放射光譜線就是用來作LIBS(LIBZ)分析判斷的光譜,所以利用Gate控制可以得到原子放射光譜。 

 

 XRF 與LIBZ比較

 
優點
(1) LIBS(LIBZ)可以測試元素範圍非常廣H1 ~ U92,功能類似SEM。
(2) 對於Be, Li, B, C,這些元素測試非常容易,但這些XRF無法測
(3) Al, Mg, Si測試容易,對於鋁合金、鎂合金、銅合金、部分不銹鋼效果比XRF好 
(4)成本相對較低,沒有X-Ray光管的消耗。
 
缺點
重元素上能力與XRF差不多,不適合作有害物質檢測的土壤八大重金屬XRF為更好往輕元素測試,例如Si,一般會使用抽真空,而LIBS(LIBZ)要檢測部分輕元素,如C,則建議必須使用Ar。
 

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