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淺談X射線熒光光譜儀的物理原理

更新時間:2019-07-28       點擊次數(shù):3349
    X射線熒光光譜儀是一種快速的、非破壞式的物質測量方法。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激發(fā)出的次級X射線。這種現(xiàn)象被廣泛用于元素分析和化學分析,特別是在金屬,玻璃,陶瓷和建材的調(diào)查和研究,地球化學,法醫(yī)學,考古學和藝術品,例如油畫和壁畫。
  X射線熒光光譜儀的物理原理
  當材料暴露在短波長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,足以驅逐內(nèi)層軌道的電子,然而這使原子的電子結構不穩(wěn)定,在外軌道的電子會“回補”進入低軌道,以填補下來的洞。在“回補”的過程會釋出多余的能源,光子能量是相等兩個軌道的能量差異的。因此,物質放射出的輻射,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)的時候,會放射出特征X光;不同的元素會放射出各自的特征X光,具有不同的能量或波長特性。檢測器(Detector)接受這些X光,儀器軟件系統(tǒng)將其轉為對應的信號。這一現(xiàn)象廣泛用于元素分析和化學分析,特別是在研究金屬,玻璃,陶瓷和建筑材料,以及在地球化學研究、法醫(yī)學、電子產(chǎn)品進料品管(EURoHS)和考古學等領域,在某種程度上與原子吸收光譜儀互補,減少工廠附設的品管實驗室之分析人力投入。
  X射線熒光光譜法在化學分析
  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,并作為過程控制的工具,廣泛應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,而波長分散式則為從輕元素的硼到鈾。
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