手持式光谱仪的滤光片对测样结果有什么影响

在手持式光谱仪厂商提供的参数表中，会有一项叫做“滤光片”的参数，往往会写一些元素名称，比如铝Al, 钨W等。在诸如检测铝合金、土壤等材料的过程中，经常会听到“滋~滋~”声，这其实是手持式光谱仪内部电机转动的声音，在切换不同的滤光片。那么，滤光片对我们检测的材料，检测的元素到底有什么影响？

森沙仪器手持式光谱仪HX-5中光管、滤光片、样品三者的结构示意图

森沙仪器手持式光谱仪

X射线荧光的简单原理是光管发出X射线，照射到样品表面产生荧光，由探测器检测样品发出的荧光，根据其特性来判断所含哪些元素及其含量。而从X射线光管发出的X射线对检测结果具有非常重要的作用。

首先X射线光管决定了这台手持式X射线荧光光谱仪能够检测哪些元素。

森沙XRF知识介绍：

原子具有波动性和粒子性，每种元素的波动性就用波长nm来表示，粒子性就用能量KeV来表示。手持式光谱仪测的是粒子元素。下面这张图就是一张用元素粒子能量来表示的元素周期表，元素越往后，能量越高。

光管发出的X射线不是无限的，而是有固定能量的，比如森沙仪器HX-5设定的光管电压为45 KeV，那么上图中，凡是元素周围四个能量中有一个小于45 KeV，这个元素就能够被HX-5手持式光谱仪检测。如果四个能量都高于光管设定的电压，那么这个元素就测不了了。

但是能测并不代表测得准，测得低。对于有些含量很低的样品，要有办法能够把检测元素的噪声降低，这样才能分辨清楚检测的元素。对于含量比较高但是对检测稳定性有要求的元素，又要有办法把元素的信号提高，这样才能稳定。所以滤光片就是一种非常好的解决问题的手段。

下面这张图是森沙仪器工程师用Ag靶的光管采用不同滤光片得到的X射线光管谱图。编号1这张谱图是没有用滤光片得到的。因为Ag靶的原因，在最左侧的低能量区域有个很高的峰，这个峰就影响了比如镁Mg，铝Al，硅Si这些元素的检出限，因为只有元素的峰高于编号1这段线才能被仪器读出有这个元素的峰，而这么高的峰往往含量是较高的。所以不用滤光片的Ag靶光管很难测得低含量的轻元素。但是相反的是，因为这一段光管的能量很强（相对编号2和编号3），所以镁Mg，铝Al，硅Si这些元素会得到很好的激发，那么像铝合金这一类含高含量镁Mg，铝Al，硅Si的材料就很适合不用滤光片来检测了。

同样得看编号2和编号3的图，编号2是用比较薄的Ag作为滤光片，编号3是用比较厚的Ag作为滤光片测得的光管谱图。我们可以很明显得看到在能量10 – 13 KeV这一段，编号2和3明显比编号1的谱图要低得多。那么对检测低含量Pb（能量10.55和12.61 KeV）来说，选择Ag滤光片就很合适了。如果是检测土壤中重金属是否超标这类应用，选择一个合适的滤光片就非常重要了。

对于不同的样品检测，其实是需要根据用户关注的元素采用不同的滤光片。比如同样检测不锈钢，是重点关注镍Ni元素是否达标还是关注钛Ti元素？这就需要手持式光谱仪厂商在交付仪器之前了解用户的需求，并据此设计不同的滤光片与光管电压组合方案。想了解更多关于不同滤光片测试不同样品得到谱图可以全网搜索“森沙仪器”