摘　要：由于不同型号的不锈钢具有不同的抗腐蚀能力及其它物理特性，为保证在不同环境下使用合适性能的不锈钢产品，需要对不锈钢进行成分分析。本文采用便携式X荧光光谱分析仪，利用经验系数法建立了不锈钢中常见的Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Mo九个元素的定量分析方法。实验证明，使用便携式能量色散X射线荧光光谱仪对不锈钢中个主要元素进行含量分析并对样品牌号好进行快速分析是一种对样品快速分析的测试方法，值得在实际分析中推广。

关键词：便携式X荧光光谱仪；经验系数法；不锈钢样品；

Portable X-ray Fluorescence Spectrometer Determination of the Common Metallic Elements in Steel Samples

WU Min¹ WANG JunPeng¹

(1.Jiangsu Skyray Instrument Co., Ltd., Kunshan, Jiangsu 215347,China)

Abstract:Different types of stainless steel with corrosion resistance and other physical characteristics, in order to ensure appropriate performance of stainless steelproducts used in different contexts, the need for stainless steel components analysis.Using portable X-ray fluorescence spectrometer, using the empirical coefficient method of stainless steel, Ti, V and Cr, Mn and Fe, Co., Ni and Cu, Mo nine elementsof quantitative analysis methods. The experiments show that the use of portableenergy dispersive X-ray fluorescence spectrometer on the main elements ofstainless steel content of the sample grades and good conduct

rapid analysis of arapid sample analysis test method, and worthy of promotion in the actual analysis.
Key words： Portable X-ray fluorescence spectrometer; empirical coefficient method;stainless steel samples;

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便携式X射线荧光光谱仪测定不锈钢样品中的常见金属元素.doc

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2012/8/29 21:09:12 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

怎么没有s p的测试数据的啊经验系数法可能国际上大的公司也不从采用吧你们测试几个样品就成了经验系数法了啊有炒作噱头的嫌疑啊你这款仪器配置是什么呢难不成是si-pin的探测器的光管靶材是什么的哦你们家还用pda的显示屏幕的啊？氦气系统不知道效果怎么样斯派克也有氦气系统

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2012/9/13 17:42:24 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

不锈钢是指在空气、水、蒸汽等弱腐蚀介质中不生锈和在酸、碱、盐溶液等强腐蚀介质中耐腐蚀的钢，不锈钢具有抗腐蚀的能力主要原因就在于不锈钢中含有铬。由于铬的影响，在腐蚀介质的作用下，不锈钢件表面生成一层坚固致密的氧化物膜，称作“钝化膜”，这层膜使金属与外界的介质隔离，阻止金属被进一步腐蚀；并且还具有自我修复的能力。

不锈钢具有足够的强度、塑性和韧性，以及良好的工艺性能，如可焊接性、加工成型性等，广泛应用于日常生产，生活中。由于不同型号的不锈钢具有不同的抗腐蚀能力及其它物理特性，为保证在不同环境下使用合适性能的不锈钢产品，需要对不锈钢进行成分分析,鉴别其钢种和牌号。X射线荧光光谱分析作为一种迅速、简便、可同时进行多种元素定性或定量的无损测试技术，已广泛应用在钢铁、冶金、地质、化工、环保、生物以及考古等方面.

元素含量的定量分析后对比已建立的牌号分析数据库对不锈钢牌号进行自动模糊识别。

1 　实验部分

1.1 仪器及测试条件

Genius5000型能量色散型X荧光光谱仪（江苏天瑞仪器股份有限公司），5W低功率、薄铍窗125μm、侧窗Ag靶X光管，最大激发电压50KV，最大激发电流100μA。本文在电流80μA、电压38kV的条件下测定不锈钢样品，滤光片采用0.1mm厚的纯铜片，计数率能达到20000～30000CPS之间。测试时间60S。探测器采用SDD超薄铍窗能量探测器，铍窗厚度是12.5μm。测井环境为大气环境。软件为EDXRF 2.0。

异丙醇（用于样品表面的擦拭），金刚石砂纸（用于样品表面的打磨）。

1.2 样品制备

1.2.1 试样的制备

设备分析钢材使用的制样设备有砂轮切片机和光谱磨样机。这些设备主要是根据试料的形状和尺寸来决定的。一般情况下，如果应用在现场检测的话，采用金刚砂纸人为打磨。标准样品中各组分元素的含量范围列于表1。标样含量基本涵盖常规不锈钢中元素的含量范围。

1.2.2 试样含量范围

取国家标准物质和行业标准物质，基本上包括了不锈钢产品的各种含量范围。见表1所示。

表1 标准样品中各元素的含量范围

Table 1 Concentration ranges of elements in the standard samples

1.3 标准曲线的建立

在选定工作件下，测量上表样品的各元素的荧光强度，每个样品至少测量2次。以荧光强度的平均值对选定物质中各元素的含量绘制标准曲线。回归曲线根据各元素的线性情况选择一次性线回归方程。采用经验系数法（EC），建立不锈钢中各元素强度与含量关系的工作曲线。

2 影响因素讨论

2.1 基体效应的影响

不锈钢样品中Cr、Ni、Fe三个元素存在基体效应^[2]，相互增强或吸收。本法采用内标法和经验系数法相结合校正基体效应，将标准物质中Cr、Ni、Fe三个元素所测的Ｘ射线荧光强度与其含量的关系按数学公式（1）进行回归计算。

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2012/9/13 17:50:14 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

式中，i为分析元素，j为重叠或共存元素，为分析元素i的浓度，为分析元素i的校准曲线的截距，为重叠元素j对分析元素i重叠干扰校正系数，为重叠或共存元素j的浓度或强度，为分析元素i的校准曲线的斜率，为分析元素i

选取高能背景散射做能量内标。分析线有谱线重叠干扰的元素的浓度或谱线强度，通过数学公式（1）回归求取相应的谱线重叠干扰系数并做扣除校正。

2.2 X荧光光谱仪测试时间对测试结果的影响

采用本法，其他测试条件不变的情况下，只改变测试时间分别为10s，20s，30s和60s，对GBW010203的不锈钢标样中的主要合金元素进行11次的重复性测试，对主要元素Cr、Mn、Ni、Mo这四个元素测试结果统计见表2。

表2 不同测试时间条件下的不锈钢样品测试结果

Table 2 Stainless steel sample test results under the different test time

可以看出，随着测量时间的减少相对标准偏差明显增大。这是由于X射线光子的计数存在一定的不确定性，总计数的相对标准不确定度可用公式（2）表示：

（2）

其中R表示计数率(cps)，T表示测试时间(s)。随着测试时间的增长，统计计数增加，由于统计涨落造成的强度波动降低。

根据上面公式可以计算出组分Cr，Mn，Fe，Ni的相对标准不确定度由大变小。所以，在计数率变化不大的情况下，可以通过延长计数时间T的方法来降低总计数的相对标准不确定度，以减小被测试组分的相对标准偏差，提高测试准确度。

另外X荧光光谱属于表面分析测试，荧光穿透能力有限，对于不锈钢样品的穿透最多不超过1mm，因此若样品表面含有氧化层或油漆涂层等表面涂层，则会出现含量偏差。除此之外，由于样品的几何尺寸造成的X荧光的散射也可能会带来少量误差。

3 结果与讨论

3.1 仪器的精密度

采用1.1节的分析条件对国家一级标准物质GBW010203分别重复测量21次，所得结果如下表3示

表3 便携式X荧光光谱仪对标样精密度测试（单位：%）

Table 3 Portable X-ray fluorescence spectrometer-like precision of the standard test (unit:%)

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2012/9/13 17:56:14 地毯管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

NW指：标样未给出真值含量。
通过对不锈钢标准样品进行重复测试，并对测试数据进行统计分析后的相对标准偏差可以有效表征仪器的测试精密度。如上统计数据显示，仪器对于不锈钢中的主要元素:Cr、Mn、Fe、Ni、Mo，的测试精密度均小于1%，表明仪器结构合理，硬件稳定，测试精密度较高。优良的仪器精密度是对样品含量进行精确测试的保证。从整体测试结果看来，不锈钢中元素的测试结果比较准确，可信度较高。因此，可以对同种基体，元素含量在上述范围的不锈钢进行测定。符合不锈钢样品的含量测试及牌号预报的需求。
3.2 仪器的准确度
采用1.1节的分析条件，缩短测试时间到20S，对304不锈钢样品分别重复测量21次，所得结果如下表4示。
表4 便携式X荧光光谱仪对标样的准确度测试（单位：%）
Table 4 Portable X-ray fluorescence spectrometer standard accuracy test (unit:%)

NW指：未给出真值含量。

真实值采用各标准化学法测定。

3.3 各元素测试值与实际含量的相关性

表5 便携式X荧光光谱仪对各样品测试的各元素测试值与真值的含量相关性测试

Table 5 Portable X-ray fluorescence spectrometer for each sample test element test valuethe true value of the content test

从上表四准确性和各元素含量相关性可知，不锈钢样品中主要合金元素Ti，Cr，Mn，Ni，Mo的含量线性相关度均达到99%以上，Fe元素为主元素，利用测试合金元素后进行归一运算的方法计算得到，由于不锈钢中所含有的C，Si，P，S等轻质元素，与及微量的Sn，Pb等元素，使用便携式仪器在大气状态下无法进行有效的定量测试，因此测试的准确度略低。不锈钢中的微量元素V，Cu，Co元素等元素含量较低，且分别会受到不锈钢中所含有的较高含量的Cr，Ni，Fe等特征能量接近的元素干扰，因此测试的准确度较略低于其它主要合金元素。

4 结论

1.本文详细的研究了使用便携式能量色散X射线荧光光谱测试不锈钢中各主要成分份的测试精确度及测试准确度。

2.此外，针对测量误差较大的元素进行了讨论和分析。实验证明，使用便携式X射线荧光光谱仪对不锈钢样品中十个主要金属元素进行含量分析，测试结果表明效果好，能够应用于现场快速分析。

3.本法是一种对样品快速分析的测试方法，值得在实际分析中推广。

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