热解石墨晶体在X射线荧光仪器的应用进展

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单位北京科技大学;钢铁研究总院有限公司;钢研纳克检测技术股份有限公司
关键词HOPG ; HAPG ; 镶嵌度 ; XRF
来源光谱学与光谱分析
出版年2024
期号7
摘要
石墨晶体具有优良的化学惰性、 高熔点、 强弹性和独特的电子性能, 广泛应用于诸多领域, 由于热解石墨具有出色的高反射率, 在XRF技术中的运用越来越广泛。 热解石墨是一种层状结构的人造合成石墨材料, 在接近3 000 ℃的温度下进行退火可以调整材料结构, 当退火伴随变形时结构变化增强, 退火温度和变形类型的不同组合会导致产生具有不同结构的热解石墨, 主要的热解石墨有两种分别是高定向热解石墨(HOPG)和高退火热解石墨(HAPG)。 HOPG晶体镶嵌度通常在0.3°~3°, 具有极高的积分反射率, 在2 keV到几十keV的能量范围内, 与完美晶体相比, 它的积分反射率高一到两个数量级, 但能量分辨率稍低。 HOPG的能量分辨率主要受镶嵌度和Bragg反射的本征宽度的影响, 较大的镶嵌度会导致能量分辨率显著降低。 HAPG晶体是一种类似于HOPG晶体的改性材料, 晶体的镶嵌度非常低, 与相同厚度的HOPG晶体相比, HAPG晶体的镶嵌度约为其1/5, 一般是0.05°~0.1°, 有较高的能量分辨率, 积分反射率会有所下降; HAPG晶体可以单层沉积在基材上并可以弯曲成小半径等几乎任何形状, 且不会显著降低能量分辨率。 石墨晶体在X射线荧光领域主要是用作单色器, 可以有效消除白光、 荧光及X射线管中的杂光等原因所造成的高背景, 这些优异的性质使其被广泛应用于Von Hamos光谱仪和能量色散X射线荧光仪, Von Hamos光谱仪加上热解石墨晶体的镶嵌聚焦, 可以得到较好的积分反射率和能量分辨率; 热解石墨晶体在能量色散X射线荧光仪中可以提高分析的灵敏度和检出限。 在研究X射线吸收精细结构光谱、 测量放射性元素、 乳腺X光检查等方面都有较好的表现。 文章回顾了近二十年热解石墨晶体在X射线仪器的研究及应用。

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