X射線熒光光譜儀工作原理

2.1 X射線熒光的物理原理
X射線是電磁波譜中的某特定波長范圍內的電磁波，其特性通常用能量（單位：千電子伏特，keV）和波長（單位nm）描述。
X射線熒光是原子內產生變化所致的現象。一個穩定的原子結構由原子核及核外電子組成。其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運行，內層電子（如K層）在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛，釋放出來，電子的逐放會導致該電子殼層出現相應的電子空位。這時處于高能量電子殼層的電子（如：L層）會躍遷到該低能量電子殼層來填補相應的電子空位。由于不同電子殼層之間存在著能量差距，這些能量上的差以二次X射線的形式釋放出來，不同的元素所釋放出來的二次X射線具有特定的能量特性。這一個過程就是我們所說的X射線熒光(XRF)。 2.2 X射線的波長
元素的原子受到高能輻射激發而引起內層電子的躍遷，同時發射出具有一定特殊性波長的X射線，根據莫斯萊定律，熒光X射線的波長λ與元素的原子序數Z有關，其數學關系如下：
λ=K(Z? S) ?2 式中K和S是常數。 2.3 X射線的能量
而根據量子理論，X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個光具有的能量為：
E=hν=h C/ λ
式中，E為X射線光子的能量，單位為keV；h為 普朗克常數；ν為光波的頻率；C為光速。
因此，只要測出熒光X射線的波長或者能量，就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎。將樣品中有待分析的各種元素利用X射線轟擊使其發射其特征譜線,經過狹縫準直,使其近似平行光照射到分光晶體上,對己知其面間距為d的分光晶體點陣面上的輻射加以衍射。依據布拉格定律,適用公式
nλ=Zdsinθ
對于晶體的每一種角位置,只可能有一種波長的輻射可被衍射,而這種輻射的強度則可用合適的計數器加以測量。分析樣品時,鑒定所發射光譜中的特征譜線,就完成了定性分析;再將這些譜線的強度和某種適當標準的譜線強度進行對比,就完成了定量分析。