X射线荧光光谱仪原理与应用探讨

　　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 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，但其测量不精确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。

　　一. 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γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，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，最感兴趣的波段是0.01-24nm ，0.01nm左右是超铀元素的 K 系谱线，24nm则 是 最 轻 元 素 L i 的 K 系 谱 线 。1 9 2 3 年 赫 维 西 ( H e v e s y , G .V o n ) 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，成为一种极为重要的分析手段。

　　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)分开，分别测量不同波长(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。图 1 是这两类仪器的原理图.

　　二. 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- 1 2- 1 0- 1 4s ，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态，这个过程称为驰豫过程。驰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无辐射效应，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，与元素有一一对应关系，图2给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。