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无损原位元素分析的利器 —Bruker公司zui新Elio便携式X荧光光谱仪简介

发布时间:2018-09-17浏览:10

       Bruker公司zui新Elio便携式X荧光光谱仪的前生是意大利XGlab公司的XRF产品。XGlab公司创立于2009年,是由硅漂移探测器的发明者团队衍生而来的商业公司。2017年,XGlab并入Bruker公司。Bruker公司专业的XRF产品系列中,又增加了强大的专业利器。 

       硅漂移探测器(SDD)结构由E.Gatti和P.Rehak于1983年提出,因其输出电容小(一般小于0.1pF)且不依赖于探测器面积,电子学噪声一般远小于同样面积和厚度的Si-PIN探测器,只需采用简单的半导体致冷就能够达到甚至超过需用液氮致冷的Si(Li)探测器的能量分辨率,使得该探测器在物质成份分析、医学成像、天体物理、核物理及核技术等领域有十分广泛的应用。

真正意义上的便携式XRF设计

Elio便携式X荧光光谱仪的核心部件,就是这款专业的X光管-大面积探测器模块,如下图:

Elio设计简单精美,狭窄的鼻部能够进入测量点和难以到达的紧角完成检测;具有1毫米的激光指示光束,方便用户定位测量位置; 内置高清相机,可以获取完美的测量位置的影像信息。

采用先进CUBE技术的大面积硅漂移探测器(SDD),能量分辨率<140eV(MnKα),并具有高输出计数率(OCR)和信噪比,可实现快速分析,同时保持高能量分辨率。

高电压50 kV的X射线激发源与近距离检测的几何结构,可在数秒内实现非接触式检测。

Elio测量头的总重量仅为2.1千克,可以安装在紧凑轻量的铝质三脚架上,使Elio非常适合移动使用。 可以选择电动XY平台,完成现场便携式的元素分布绘图。 

基于激发强度大,测量头可以快速移动的设计,检测速度非常快。 此外,控制软件还可进一步优化采集时间。 

Elio可以灵活更换X射线管阳极,滤波片和准直器,为不同领域的应用提供更加优化的检测条件。

开放灵活的测量条件

· 过滤片Filter的设置

Elio 便携XRF光谱仪可配备多个X射线滤光片,用以针对特定应用优化测量条件。 用户可以选择并轻松更换过滤片,用来提高所关注的元素的测量灵敏度,这样使得不同基体中的痕量元素检测达到ppm级。

· 轻质元素灵敏度

ELIO可以在He气氛中工作,拥有更低背景和更高能量分辨率,有助于检测轻质元素。

Measurement of traceelements in glass using an aluminum filter 

NIST标准SRM612有滤波片(绿色)与无滤波片(黑色)的频谱比较。这种硅酸盐玻璃广泛应用于各种微量分析技术的参考材料,并且已经在50 ppm水平上掺杂了61种微量元素。测量时间60s,准直器1mm,Rh阳极,X射线管电压为50kV,管电流归一化以具有相同的Rh散射峰强度。从谱图中可以发现,当使用过滤片测量时,痕量元素峰得到了极好的分离。

· Elio控制和分析软件

Elio的软件操作简单方便,并提供准确的光谱分析。软件界面可由用户自行配置,并实时显示采集过程中的谱图和元素含量,同时,用户可以查看其他技术信息以及由摄像机拍摄的示例图像。

除了集成显微镜摄像头之外,用户还可以将两台摄像机连接到Elio。

激光瞄准器可轻松准确识别测量点,并确保样品与测量头之间保持安全距离。

保存所得光谱的全部信息(图像,样本组成),每个项目文件可以包含多个测量结果,包括光谱,图像和分析结果。

Elio可快速自动识别谱峰,对样品中的元素进行定性分析,通过基本参数(FP)方法计算并显示元素含量。

    ELIO user interface

用户可以通过Elio软件使用界面快速查看所有关键测量信息,图像显示了在分析陶瓷中的铅元素时,谱图的采集过程。

    Spectrum viewer

光谱浏览器具有强大的功能,可用于光谱的比较和计算,上图是两种不同的油墨样品的重叠光谱,从中可以看到两者具有明显的差别

· 用于元素分布谱图采集和可视化的插件软件

Elio mapping系统附带插件软件,用于元素分布谱图采集和可视化,在软件界面中,用户可以选择Mapping和Spot Analysis模式,在开始测量之前,软件会自动估算元素分布谱图采集完成需要的时间。

Non-invasive analysis of an illuminatedmanuscript

Mapping功能可对多层物体进行无损元素分析,元素分布图可以准确识别15世纪著名主教的手稿中所隐藏的细节,从元素分布图中可以看到,在不同油漆层中,铅的空间分布(来自表层的PbMα,PbLα/Mα比值)在徽章上显示是一个“狮子”,然后被倒转的“V”所覆盖。(Mosca et al., Micr ochemical Journal (2016), Vol. 124, pp. 775-784).

应  用

便携式XRF具有非接触性和无损性,拥有精确的样品定位,可以获取元素分布图,因此,Elio可以为多个应用领域提供更有价值的分析。 

· 文化遗产

Elio已经受到世界各地的主要博物馆,研究机构和大学里文物保护的科学家们的青睐,广泛应用在对具有艺术,文化或历史价值的自然物体和文物的研究,鉴定,保存等方面。 

Elio有助于确定文物的材料组成和化学成分分析,用以以保护珍贵但复杂的文物。

使用Elio可对各种材料进行定性,半定量,比较和元素分布图分析,包括建筑,家具,装饰品,雕塑,纺织品和手稿等,对于艺术文物保护者来说,ELIO对颜料,涂料和粘合剂的分析为绘画和其他文物的保存提供了必要的信息。

· 材料科学

电子,航空航天,汽车,涂料和储能产品都需要使用先进的材料,从空间科学到消费品,研究这些材料中元素分布都至关重要。

例如,低温共烧陶瓷(LTCC)被用于工业电子多层封装。 独立层处理需要有关Elio提供的主要元素(如金和镧)分布的实时信息。 

· 食品科学

营养素和膳食矿物质,如磷,钾和钙对人体生化过程至关重要。利用ELIO绘制诸如苹果等食物中营养物质的相对丰度数据,有助于快速识别营养丰富的位置并了解加工食品中强化剂的分布情况。便携式XRF还支持在储存和运输过程中优化表面处理以保存产品的研究。

左图:苹果核心切片的光学图像;   右图:包含Ca(蓝色),K(绿色)和S(红色)的元素分布图。

 

 

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