X射線光譜分析
發布日期：2014-07-08
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利用初級X射線光子或其他微觀離子激發待測物質中的原子，使之產生熒光(次級X射線)而進行物質成分分析和化學態研究的方法。按激發、色散和探測方法的不同，分為X射線光譜法(波長色散)和X射線能譜法(能量色散)。
當原子受到X射線光子(原級X射線)或其他微觀粒子的激發使原子內層電子電離而出現空位，原子內層電子重新配位，較外層的電子躍遷到內層電子空位，并同時放射出次級X射線光子，此即X射線熒光。較外層電子躍遷到內層電子空位所釋放的能量等于兩電子能級的能量差，因此，X射線熒光的波長對不同元素是特征的。
根據色散方式不同，X射線熒光分析儀相應分為X射線熒光光譜儀(波長色散)和X射線熒光能譜儀(能量色散)。
X射線熒光光譜儀主要由激發、色散、探測、記錄及數據處理等單元組成。激發單元的作用是產生初級X射線。它由高壓發生器和X光管組成。后者功率較大，用水和油同時冷卻。色散單元的作用是分出想要波長的X射線。它由樣品室、狹縫、測角儀、分析晶體等部分組成。通過測角器以1∶2速度轉動分析晶體和探測器，可在不同的布拉格角位置上測得不同波長的X射線而作元素的定性分析。探測器的作用是將X射線光子能量轉化為電能，常用的有蓋格計數管、正比計數管、閃爍計數管、半導體探測器等。記錄單元由放大器、脈沖幅度分析器、顯示部分組成。通過定標器的脈沖分析信號可以直接輸入計算機，進行聯機處理而得到被測元素的含量。
X射線熒光能譜儀沒有復雜的分光系統，結構簡單。X射線激發源可用X射線發生器，也可用放射性同位素。能量色散用脈沖幅度分析器。探測器和記錄等與X射線熒光光譜儀相同。
X射線熒光光譜儀和X射線熒光能譜儀各有優缺點。前者分辨率高，對輕、重元素測定的適應性廣。對高低含量的元素測定靈敏度均能滿足要求。后者的X射線探測的幾何效率可提高2～3數量級，靈敏度高。可以對能量范圍很寬的X射線同時進行能量分辨(定性分析)和定量測定。對于能量小于2萬電子伏特左右的能譜的分辨率差。
X射線熒光分析法用于物質成分分析，檢出限一般可達10-5～10-6克／克(g／g)，對許多元素可測到10-7～10-9g／g，用質子激發時，檢出可達10-12g／g；強度測量的再現性好；便于進行無損分析；分析速度快；應用范圍廣，分析范圍包括原子序數Z≥3的所有元素。除用于物質成分分析外，還可用于原子的基本性質如氧化數、離子電荷、電負性和化學鍵等的研究。
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