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淺談X射線熒光光譜儀的物理原理

更新時(shí)間:2019-07-28       點(diǎn)擊次數(shù):3345
    X射線熒光光譜儀是一種快速的、非破壞式的物質(zhì)測(cè)量方法。X射線熒光(X-rayfluorescence,XRF)是用高能量X射線或伽瑪射線轟擊材料時(shí)激發(fā)出的次級(jí)X射線。這種現(xiàn)象被廣泛用于元素分析和化學(xué)分析,特別是在金屬,玻璃,陶瓷和建材的調(diào)查和研究,地球化學(xué),法醫(yī)學(xué),考古學(xué)和藝術(shù)品,例如油畫和壁畫。
  X射線熒光光譜儀的物理原理
  當(dāng)材料暴露在短波長(zhǎng)X光檢查,或伽馬射線,其組成原子可能發(fā)生電離,如果原子是暴露于輻射與能源大于它的電離勢(shì),足以驅(qū)逐內(nèi)層軌道的電子,然而這使原子的電子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,在外軌道的電子會(huì)“回補(bǔ)”進(jìn)入低軌道,以填補(bǔ)下來(lái)的洞。在“回補(bǔ)”的過(guò)程會(huì)釋出多余的能源,光子能量是相等兩個(gè)軌道的能量差異的。因此,物質(zhì)放射出的輻射,這是原子的能量特性。
  XRF用X光或其他激發(fā)源照射待分析樣品,樣品中的元素之內(nèi)層電子被擊出后,造成核外電子的躍遷,在被激發(fā)的電子返回基態(tài)的時(shí)候,會(huì)放射出特征X光;不同的元素會(huì)放射出各自的特征X光,具有不同的能量或波長(zhǎng)特性。檢測(cè)器(Detector)接受這些X光,儀器軟件系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這一現(xiàn)象廣泛用于元素分析和化學(xué)分析,特別是在研究金屬,玻璃,陶瓷和建筑材料,以及在地球化學(xué)研究、法醫(yī)學(xué)、電子產(chǎn)品進(jìn)料品管(EURoHS)和考古學(xué)等領(lǐng)域,在某種程度上與原子吸收光譜儀互補(bǔ),減少工廠附設(shè)的品管實(shí)驗(yàn)室之分析人力投入。
  X射線熒光光譜法在化學(xué)分析
  主要使用X射線束激發(fā)熒光輻射。到了現(xiàn)在,該方法作為非破壞性分析技術(shù),并作為過(guò)程控制的工具,廣泛應(yīng)用于采掘和加工工業(yè)。原則上,輕的元素,可分析出鈹(z=4),但由于儀器的局限性和輕元素的低X射線產(chǎn)量,往往難以量化,所以針對(duì)能量分散式的X射線熒光光譜儀,可以分析從輕元素的鈉(z=11)到鈾,而波長(zhǎng)分散式則為從輕元素的硼到鈾。
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