现代实验室型X射线荧光元素分布成像和形态分析技术的研究进展

沈亚婷，罗立强

国家地质实验测试中心，北京 100037

引 言

实验室型X射线荧光(X-ray fluorescence,XRF)和X射线吸收谱(X-ray absorption spectroscopy,XAS)技术在地质学、地球化学、环境科学、生态毒理学、食品安全、农业科学、生物学、医学、工程学、文物学、考古学和艺术学等领域都有着广泛的应用。随着X射线聚焦、单色分光等光学器件及探测器的发展，已经可以实现在不依赖于同步辐射等高通量光源的前提下在实验室表征元素在样品中的二维(2D)和三维(3D)空间分布特征，以及提供某些特定元素的化学形态信息。近年来，各学科领域对元素空间分布和形态特征的分析检出限和分辨率的要求不断提高。本文将重点梳理近年来实验室型XRF分析技术和实验室型XAS技术在元素2D/3D成像和元素形态分析中的新进展。

1 基于实验室XRF的元素空间分布成像技术

XRF技术可以在原位无损的条件下表征样品中痕量水平的元素二维和三维空间分布特征，在地质、环境、考古、医学等诸多学科领域发挥着重要作用。然而这些学科的发展也对实验室型XRF微区分析技术提出了新的需求和挑战： ①满足样品对多种空间分辨率的分析需求，比较典型的是生物样品。与地质和考古样品相比，生物样品从器官、组织到细胞甚至亚细胞，空间结构差异性大，空间分辨率需求跨越mm到nm。②表征某些超痕量元素、低荧光响应元素(比如生物样品中的碳、氢、氧等轻元素以及其他荧光产额较低的元素)和谱线易重叠元素的空间分布特征。③缩短探测时间。……