提高使用FlexiSpot定量非均匀样品的准确性

在定量微X射线荧光分析中,信息集成在整个辐照和检测样品区域。定量过程需要均匀样品,以正确测量其成分。

然而,与玻璃或钢等人造样品不同,地质样品等非人造样品在性质上大多不均匀,元素分布不均匀。

为传统的XRF分析提供均匀的样品需要艰苦的准备工作。相反,空间分辨的Micro-XRF只需要很少甚至不需要样品制备。然而,在进行微米级空间分辨率的分析时,可能很难找到位置。

在这里,定量结果代表整个样本或特定的部分样本区域。粉末和研磨样品通常显示毫米级的均匀性,但在以几十微米的分辨率进行测量时,可以观察到较大的点对点偏差。

M4龙卷风的FlexiSpot可以在微米分辨率下进行大面积分析(图1)。它可以测量光斑大小<20µm以及额外的100µm的样品。

有了这个更大的辐照点,由于在扩大的检测区域内集成了分析中的信息,具有不均匀表面或不规则形状和非均匀样品(如粉末)的样品可以高精度地量化。

M4龙卷风

图1所示。M4龙卷风

功能原理

M4 TORNADO具有一个多毛细血管透镜,该透镜产生会聚X射线束以聚焦X射线管辐射。光束束腰所在的平面称为焦平面。这里,Mo Kα辐射的束宽小于20µm。X射线束通常在焦平面的下方和上方更宽。这一事实构成了FlexiSpot功能的基础。

当样品移动到“失焦”位置时,辐照区域变大。当考虑到多毛细管透镜的公共光束发散时,通过将样品移出焦平面约2–3mm,可以实现100–200µm的光斑尺寸(图2)。

产生可变光斑尺寸的功能原理

图2。产生可变光斑尺寸的功能原理

样品制备

在意大利佩特里西奥的白垩纪-古近纪界线上获得的粘土作为样品。样品制备包括研磨粘土,然后利用20%的粘合剂将其压成颗粒。该标准样品制备方法为传统的XRF分析提供了合理均匀的材料。然而,当使用100倍放大的光学显微镜在10 μ m尺度下成像时,样品显示不均匀。粘土颗粒样品有两种不同的颗粒尺寸,如图3所示。

粘土样品在100倍放大后显示出明显的不均匀性。红色圆圈表示设定的激发斑直径分别为25µm和200µm。

图3。粘土样品在100倍放大后显示出明显的不均匀性。红色圆圈表示设定的激发斑直径分别为25µm和200µm。

测量条件

布鲁克人M4龙卷风耦合到聚毛细透镜和Rh x射线管进行测量。它的特点是数据处理速度快,空间分辨率高,并有一个电动高速X-Y-Z平台用于定位样品。在这个分析中使用的标准测量条件包括50 kV的管电压,200µA的电流,没有初级光束过滤器,和20毫巴的腔压。

对于非均匀样本,需要对多个点进行空间解析定量分析,以获得整个区域的代表性值。因此,可以认为平均的数量值是“正确的”结果。结果的可信度由单个结果的标准差提供。对于非常小的分析点,这个标准偏差可能非常高,因此结果可能不符合要求或不相关。

如图4a-b所示,在M4 TORNADO软件的多点工作空间中,分别以25µm和200µm为点,识别并量化了6个随机位置。单点测量时间设置为120秒,以获得微量元素和轻元素的良好统计数据。

下一步是在相同的激发条件下绘制40 x 40毫米的样品切片。像素大小为50µm,测量时间为4 ms /像素。六个75毫米的区域2每个都是从获取的HyperMap数据立方体(图4c)中获得的,以便与点测量具有120秒的等效总测量时间。

定义了测量位置和区域的样品的镶嵌图像。

定义了测量位置和区域的样品的镶嵌图像。

定义了测量位置和区域的样品的镶嵌图像。

图4。定义了测量位置和区域的样品的镶嵌图像。

结果

表1总结了六个测量位置的定量结果,每个测量位置的光斑大小分别为25µm和200µm,以及六个绘图区域。定量成分的标准偏差随着分析样品表面积的增加而减小。然而,在测量的浓度中没有观察到任何变化。对于关键元素SiO的氧化物,这种趋势是可视化的2、曹、铁2O3.,艾尔。2O3.在图5中。

可以考虑75毫米的平均值和σ值2代表样品和规定测量条件的区域。在分析区域较小的情况下,测量值的偏差变大,但“正确”值在获得的不确定度范围内。

与标准的25µm相比,增加200µm的光斑尺寸使偏差提高了2倍或更好(表1和图5)。需要注意的是,这是相对于相同的测量时间而言的。

表1。不同斑点和面积大小的测量值

氧化 光斑尺寸25 μm 光斑尺寸200 μm 75毫米2区域地图
平均值(干重百分比) 标准偏差(stoich。wt. %) 相对标准偏差(%) 平均值(stoich。wt. %) 标准偏差(stoich。wt. %) 相对标准偏差(%) 平均值(stoich。wt. %) 标准偏差(stoich。wt. %) 相对标准偏差(%)
SiO2 34.36 2.07 6.0 35.07 0.81 2.3 35.05 0.18 0.5
30.94 3.55 11.5 30.94 1.77 5.7 30.69 0.20 0.7
2O3. 14.67 1.77 12.1 13.75 0.53 3.9 14.26 0.09 0.6
艾尔2O3. 13.76 0.69 5 13.97 0.29 2.1 13.76 0.12 0.9
K2O 3.37 0.29 8.6 3.30 0.12 3.7 3.42 0.02 0.6
分别以 1.17 0.16 13.6 1.13 0.08 7.4 1.15 0.12 10.8
TiO2 1.11 0.10 9.4 1.16 0.11 9.4 1.14 0.01 0.9
地面读数 0.16 0.02 12.0 0.15 0.01 3.4 0.16 0.00 1.7
MnO 0.14 0.01 9.4 0.13 0.01 5 0.13 0.00 2.4
P2O5 0.15 0.08 55.5 0.24 0.19 76.3 0.09 0.04 46.1
氧化锌 0.047 0.016 34.9 0.041 0.004 10.5 0.041 0.001 2.7
Cr2O3. 0.048 0.015 32.0 0.038 0.004 11.4 0.038 0.003 8.5
NiO 0.045 0.028 62.5 0.038 0.005 14.4 0.028 0.002 7.2
ZrO2 0.019 0.004 22.8 0.021 0.003 16.4 0.022 0.002 9.2
Rb2O3. 0.020 0.003 15.6 0.017 0.002 11.1 0.019 0.001 6.8

具有两西格玛标准偏差的主要矩阵成分的量化值(从六次测量中获得)

图5。具有两西格玛标准偏差的主要矩阵成分的量化值(从六次测量中获得)

如图4所示,只有完整的区域图才能产生可靠的结果,必须注意的是,该区域的数据采集时间是多点测量记录时间的五倍(1:04小时,而12分钟)。

除了低浓度的轻元素Mg和P的结果不符合这一趋势外,点光谱测量的偏差完全适合大多数应用。这些变化是元素分布和荧光线不均匀性的计数统计。

结论

在大面积分析中,相对标准偏差得到显著改善M4龙卷风的FlexiSpot通过比较不同光斑大小和面积的样品测量值来证明。与全面积图相比,200µm的点测量结果足以缩短测量时间。

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引用

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  • 美国心理学协会

    力量中心——AXS Inc . .(2019年8月28日)。提高使用FlexiSpot定量非均匀样品的准确性。AZoM。于2021年6月18日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=12950检索。

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    力量中心——AXS Inc . .“使用FlexiSpot定量非均匀样品时提高准确性”。AZoM. 2021年6月18日.

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    力量中心——AXS Inc . .“使用FlexiSpot定量非均匀样品时提高准确性”。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=12950。(2021年6月18日生效)。

  • 哈佛

    布鲁克AXS公司。。2019提高使用FlexiSpot定量非均匀样品的准确性.viewed June 18 2021, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=12950。

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