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X射線熒光光譜分析基本原理

來源:深圳市普測檢測技術有限公司   2021年12月29日 20:58  

當能量高于原子內(nèi)層電子電子結合能的高能X射線與原子發(fā)生碰撞時,驅逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴,使整個原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài),然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài)。當較外層的電子躍遷到空穴時,所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另一個次級光電子,此稱為俄歇效應,亦稱次級光電效應,所逐出的次級光電子成為俄歇電子.它的能量是具有特征的,與入射輻射的能量無關.當較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收,而是以輻射形式放出,便產(chǎn)生X射線熒光,其能量等于兩能級之間的能量差,因此,X射線熒光的能量或波長是特征性的,與元素有一一對應的關系。如圖所示:

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K層電子被逐出后,其空穴可以被外層中任一電子所填充,從而可產(chǎn)生一系列的譜線,稱為K系譜線:由L層躍遷到K層輻射的X射線叫Kα射線,由M層躍遷到K層輻射的X射線叫Kβ射線……。同樣,L層電子被逐出可以產(chǎn)生L系輻射(見圖10.2)。如果入射的X射線使某元素的K層電子激發(fā)成光電子后L層電子躍遷到K層,此時就有能量ΔE釋放出來,且ΔE=EK-EL,這個能量是以X射線形式釋放,產(chǎn)生的就是Kα射線,同樣還可以產(chǎn)生Kβ射線, L系射線等。莫斯萊(H.G.Moseley) 發(fā)現(xiàn),熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關,其數(shù)學關系如下:

λ=K(Z-s)-2

這就是莫斯萊定律,式中K和S是常數(shù),因此,只要測出熒光X射線的波長,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。此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系,據(jù)此,可以進行元素定量分析。

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X射線照射試樣時,試樣可以被激發(fā)出各種波長的熒光X射線,需要把混合的X射線按波長(或能量)分開,分別測量不同波長(或能量)的X射線的強度,以進行定性和定量分析,為此使用的儀器叫X射線熒光光譜儀。由于X光具有一定波長,同時又有一定能量,因此,X射線熒光光譜儀有兩種基本類型:波長色散型和能量色散型。而我們公司生產(chǎn)的X射線熒光光譜儀就屬于能量色散型的。下面是儀器的工作原理圖:

             

原理7.png


能量色散型X射線熒光光譜儀工作原理

儀器工作原理

通過高壓工作產(chǎn)生電子流打入到X光管中靶材產(chǎn)生初級X射線,初級X射線經(jīng)過過濾和聚集射入到被測樣品產(chǎn)生次級X射線,也就是我們通常所說的X熒光,X熒光被探測器探測到后經(jīng)放大,數(shù)模轉換輸入到計算機,計算機計算出我們需要的結果。



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