ED-XRF 使用 N2 吹掃或大氣環境而非 He 吹掃情況下的性能

ED-XRF 使用 N₂ 吹掃或大氣環境而非 He 吹掃情況下的性能

        近年來，全球氦氣短缺以及價格上漲已成為不容忽視的問題。但對於許多應用來說，使用者仍然可以使用N₂作為吹掃氣體甚至在空氣環境中進行分析，而測量環境的改變必須在分析性能上做出一些妥協。

使用N₂吹掃或在空氣中進行分析

        對於粉末或液體樣品在Na - Cl範圍內的輕元素高性能分析，我們通常推薦使用 SPECTRO XEPOS C、P、HE或 SPECTRO CUBE C等機型。這些機型屬於偏振激發方式，具有更高的訊號感度和更低的偵測極限。而大多數其他的能量分散式X光螢光光譜儀（ED-XRF）使用的是直接激發的方式，在輕元素範圍內其感度較低。這類儀器的性能會更接近於 SPECTRO XEPOS D，因為它同樣使用直接激發來分析Na – Cl。

如果無法使用He作為吹掃氣體，且仍需測試液體/粉末樣品的情況下，SPECTRO XEPOS C、P、HE 以及 SPECTROCUBE C 仍然能為Mg – Cl範圍內的元素提供良好的感度。  
圖一顯示在使用N₂吹掃下，SPECTRO XEPOS C 與使用直接激發的 SPECTRO XEPOS D 相比，相對於使用He吹掃時的標準化強度。

當檢測會產生揮發性氣體的樣品時，應選擇N₂吹掃而非空氣環境，因為此時N₂也可用作清洗氣體來去除這些揮發性氣體。

圖一

1. 從圖一可以看出，SPECTRO XEPOS C 在 N₂ 或空氣環境中分析硫元素時，相比直接激發系統（例如 SPECTRO XEPOS D）能獲得更高的訊號感度。
2. 使用 N₂ 吹掃或甚至在空氣中，依然可以對輕元素進行分析，甚至可檢測至鋁（在較高濃度下甚至可測得鎂）。
3. 雖然測量精度下降，但可以通過延長測量時間來部分補償感度下降之影響。
   

對偵測極限的影響
若元素量測強度較低，偵測極限也會受到影響。下列圖二和圖三 顯示在使用 SPECTRO XEPOS C 分析油樣品時，從標準化強度分析對偵測極限的預期影響。

圖二                                                                                                          圖三

對校正的影響

透過在方法中調整大氣環境設定，較低的偵測感度已經在計算結果時考慮進去。只需進行一些小幅度的調整，因此檢量線也需要再進行驗證。

結論

若無法使用He作為吹掃氣體，則可以選擇 N₂ 來分析粉末或液體樣品。若樣品不會產生揮發性氣體，也可以在空氣中進行分析。測量感度和偵測極限會受到影響。對於大多數應用來說這仍然是可接受的，特別是在使用具有偏振激發的儀器（例如 SPECTRO XEPOS C、P、HE 或 SPECTROCUBE C）時。以典型的油樣品分析為例，最明顯的影響出現在鎂含量的分析上，而硫含量的分析則幾乎不受影響。對於使用直接激發來分析 Na – Cl 範圍元素的儀器，影響則會更加顯著。