X荧光光谱仪原理

X荧光光谱仪原理不可否认，X射线荧光光谱仪有快速、方便和经济的优点，但其测量不却让很多用户难以适从。

 一、X射线荧光光谱仪原理与应用探讨
X射线荧光光谱仪是2006年7月1日，欧盟开始强制实施ROHS指令，各企业和实验室纷纷为此投入设备进行有害物质的检测。而X射线荧光光谱仪作为初步筛选的有效手段为大家所认同，很多企业或实验室纷纷购买X射线荧光光谱仪进行检测。
不可否认，X射线荧光光谱仪有快速、方便和经济的优点，但其测量不却让很多用户难以适从。
如何可以发挥X射线荧光光谱仪的作用，让其起到应有的作用，作者在此提出一些建议，为大家的使用提供一些帮助。

二、什么是X射线荧光光谱仪

X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和Y射线之间。它的波长没有一个严格界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，zui感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的k系谱线。1923年赫维西（Hevesy.G.Von）提出了应用X 射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要分析手段。
用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型

三、X射线荧光光谱仪原理

当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14s,然后自发的由能量高的状态跃迁到能量低的状态，这个过程称为弛豫过程。弛豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或*效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子。它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此。X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。
K层电子被逐出后，其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线： 由L层跃迁到K层辐射的X射线叫K 射线，由M层跃迁到K层辐射的X射线叫K 射线??同样，L层电子被逐出可以产生L系辐射。
     如果入射的x射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量△E释放出来，且△E=E 一E．，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是K 射线，同样还可以产生K 射线，L系射线等莫斯莱(H．G．Mo 8 e1 e y) 发现，荧光X射线的波长入与元素的原子序数z有关，其数学关系如下：入=K(z—s)
这就是莫斯莱定律，式中K和s是常数。
      而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光子具有的能量为：E=h V=hC／ 入式中，E为X射线光子的能量，单位为ke V；h为普朗克常数；v为光波的频率；C为光速。
     因此，只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外。荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。
     X射线荧光光谱仪都需要用×射线管作为激发光源。图4是X射线管的结构示意图 灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压(一般为5 0kV)，灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源，其短波限入与高压u之间具有以下简单的关系
                  入0 (rzm)=1-23984-÷u
     只有当一次X射线的波长稍短于受激元素吸收*，才能有效的激发出X射线荧光。大于的一次X射线其能量不足以使受激元素激发。
    X射线管产生的x射线透过镀窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的一部分转变为X射线辐射，其余均变为热能使x射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
三．能量色散光谱仪种类及特点
能量色散谱仪是利用荧光X射线具有不同能量的特点，将其分开并检测，不必使用分光晶体，而是依靠半导体探测器来完成这种半导体探测器有锂漂移硅探测器，锂漂移锗探测器， 高能锗探测器、si—P I N光电二极管探测器等。
早期的半导体探测器需要利用液氮制冷，随着技术的进步，新型的探测器利用半导体制冷技术代替了笨重的液氮罐， 只有大拇指般粗细。