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X射线荧光光谱(XRF)应用日益增长

作为一种快速、准无损的分析技术——X射线荧光光谱(XRF)得到了广泛的应用。为了了解当前XRF的使用范围和新领域的增长潜力,我们请一些专家对于XRF的最重要的应用领域、以及面临的挑战、与其他技术的竞争优势等问题进行了评论。

  XRF在地质相关领域的应用不断在增长,“地质学家、地质工程师、实验室技术人员、钻井地质学家、钻井液录入工和地球化学家都使用XRF,”陶氏化学的研究科学家Lora Brehm指出。例如,使用便携XRF系统配合井下采矿和能源勘探,以及化学地层研究是进行核心扫描。“由于电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-OES)和原子吸收光谱(AAS)需要使用酸分解样品,以至于不适于现场分析,但XRF完全可以,特别是小型化的仪器。”

  芝加哥洛约拉大学副教授Martina Schmeling也表达了同样的意见,“便携性和现场易用性显然是XRF的发展趋势,”并称XRF在天然气勘探等领域也可以应用,而且该方法具有非常出色的稳定性和易用性。“与质谱(MS)方法相比,XRF有很多优势,其中最主要的一点是不需要载气和其他消耗品,”她说到。“需要重点记住的一件事是,火星上有XRF,而没有ICP-MS。”

  华盛顿州立大学的分析化学助理教授Ursula Fittschen,从更广泛的角度看待XRF与其他技术的竞争。他指出,XRF的使用取决于分析物的含量水平和其他因素。“传统XRF仪器最具吸引力的是在耐火材料分析等应用中具有ppm级水平,”但是,她指出,对于ppb级的微量元素分析, ICP-OES是主力,只要样品量不受限制、消解又很简单。对于有限的样本,微观分析工具如全反射XRF或石墨炉原子吸收光谱可能是一个更好的选择。“对于ppt水平的检测,需要ICP-MS,”她补充道。

  几个专家都提到了如钢铁行业的质量控制过程中的应用,“钢铁产品的精度非常高,波散XRF是必要的,”京都大学教授Jun Kawai说,“一台有40块晶体的XRF仪器能够同时测量40个元素。”

  XRF在工业领域的应用不只是用于质量控制,CTL集团的首席科学家Don Broton指出。“物相鉴定和无标分析的XRF增强了制造工厂迅速评估替代材料和配方的能力,以及不同制造过程的副产品,”他说。“更好地表征这些‘废品’使其能够得到更多的循环使用,会加快带来一个绿色的未来。”

  维也纳大学教授Christina Streli表示,“未来,XRF在文物、环境、医学和其他领域的应用价值,将会被越来越多的人看到。”

  洛萨拉摩斯国家实验室的George Havrilla同意这一观点,并称,在文物研究领域XRF已经证明了它的价值。“micro XRF对艺术品的快速成像分析将给艺术起源带来新见解,”他说。“这些技术揭示了色素是在不断降解的,使我们明白,我们今天看到的一些艺术品的颜色与当初艺术家画上去时是不一样的。”

  Havrilla还指出,光学镊子的最新进展使得用XRF能够检测到单个细胞的“mechanical manipulation”,进而使活体细胞内容物的元素成像成为可能,这可以让我们对生物机制有新的理解。

  日本筑波国家材料科学研究所教授、团体领袖Kenji Sakurai,也看到了XRF进行化学状态分析的进展,包括X射线吸收精细结构(XAFS)和X射线近边吸收(XANES) 技术的XRF检测在同步加速器中应用取得的重要成就。“我相信,在科学和许多工程领域XRF化学状态分析将带来新的机遇。”


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