X射线发射谱仪(X-ray Emission Spectrometer)是一种通过检测物质受激发后发射的特征X射线,实现元素定性、定量分析及物质结构研究的科学仪器。其核心原理基于原子内层电子跃迁产生的特征X射线,具有高灵敏度、非破坏性和多元素同时检测等优势。
X射线发射谱仪应用场景:
材料科学
催化剂表征:追踪电催化反应中活性中心结构的动态演化。例如,中国科大团队利用毫秒级时间分辨ED-XAFS技术,捕捉到镍铁氢氧化物在析氧反应中的脱质子过程及高价Ni³⁺δ物种生成。
合金成分分析:快速测定金属材料中主量及微量元素含量,指导工艺优化。
地质勘探与矿产分析
矿石品位鉴定:XRF(X射线荧光光谱仪)可无损检测矿石中稀土元素含量,如“海科卫士K5”便携式XRF仪用于海关稀土出口管制。
矿物相分析:结合WDS(波长色散X射线谱仪)高分辨率优势,区分矿物中微量元素分布。
环境监测
大气颗粒物分析:XRF是PM2.5元素分析的三大手段之一,可同时检测Al、Si、S、Cl等20余种元素。
土壤污染评估:快速筛查重金属(如Pb、Cd、As)污染区域。
工业质检
锂电池检测:XRF用于三元电池正极材料元素定量,避免滥用导致爆炸,确保使用寿命。
半导体制造:检测晶圆表面金属污染,控制良率。
五、技术发展趋势