X熒光光譜儀的原理及應(yīng)用

X射線光譜儀與物質(zhì)的相互作用主要有熒光、吸收和散射三種。X熒光光譜儀是一種波長(zhǎng)較短的電磁輻射，通常是指能t范圍在0.1^-100keV的光子。X射線熒光光譜儀是由物質(zhì)中的組成元素產(chǎn)生的特征輻射，通過側(cè)里和分析樣品產(chǎn)生的x射線熒光，即可獲知樣品中的元素組成，得到物質(zhì)成分的定性和定量信息。

特征x射線的產(chǎn)生與特性

當(dāng)用高能電子束照射樣品時(shí)，人射高能電子被樣品中的電子減速，這種帶電拉子的負(fù)的加速度會(huì)產(chǎn)生寬帶的連續(xù)X射線譜，簡(jiǎn)稱為連續(xù)潛或韌致輻射。另一方面，化學(xué)元素受到高能光子或粒子的照射，如內(nèi)層電子被激發(fā)，則當(dāng)外層電子躍遷時(shí)，就會(huì)放射出特征X射線。特征X射線是一種分離的不連續(xù)譜。如果激發(fā)光源為x射線，則受激產(chǎn)生的x射線稱為二次X射線或X射線熒光。特征x射線顯示了特征x射線光譜儀產(chǎn)生的過程。

當(dāng)人射x射線撞擊原子中的電子時(shí)，如光子能量大于原子中的電子束縛能，電子就會(huì)被擊出。這一相互作用過程被稱為光電效應(yīng)，被打出的電子稱為光電子。通過研究光電子或光電效應(yīng)可以獲得關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和成鍵狀態(tài)的信息。在這一過程中，如人射光束的能量大得足以擊出外射原子中的內(nèi)層電子，就會(huì)在原子的內(nèi)殼層產(chǎn)生空穴，這時(shí)的原子處于非穩(wěn)態(tài)，層電子會(huì)從高能軌道躍遷到低能軌道來(lái)充填軌道空穴線的形式釋放，原子恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。如果空穴在K，L，，多余的能量就會(huì)以xM殼層產(chǎn)生，就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生K，L，M系X射線。

光電子出射時(shí)有可能再次激發(fā)出原子中的其他電子，生成的光電子被稱為俄歇電子，產(chǎn)生新的光電子。這一過程被稱之為俄歇效應(yīng)一元素受激發(fā)后輻射出的X射線光子的能量等于受激原子中過渡電子在初始能態(tài)和終能態(tài)的能量差別，即發(fā)射的X射線光子能量與該特定元素的電子能態(tài)差成正比X射線熒光光譜儀是來(lái)源于樣品組成的特征輻射。通過側(cè)定和分析X射線的能量或波長(zhǎng)，即可獲知其為何種元素，故可用來(lái)識(shí)別物質(zhì)組成，定量分析物質(zhì)中的元素含量。

應(yīng)用領(lǐng)域

核技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用中占有重要地位，當(dāng)應(yīng)用于與人類生命直接相關(guān)的醫(yī)療領(lǐng)域時(shí)，可用于治療和診斷的同時(shí)，也可能損傷健康的細(xì)胞，因此放射劑量學(xué)研究在上也收到了廣泛重視。

目前XRF分析專家們已普遍走出了單純進(jìn)行分析側(cè)試研究的范疇，廣泛開展了分析數(shù)據(jù)與所包含信息的相關(guān)性研究，試圖揭示出分析結(jié)果與疾病及環(huán)境變化等的內(nèi)在聯(lián)系，為疾病診斷與預(yù)防、環(huán)境預(yù)測(cè)與治理等提供科學(xué)依據(jù)。

如今，X熒光光譜儀技術(shù)已成功應(yīng)用于環(huán)境、食物鏈、動(dòng)植物、農(nóng)產(chǎn)品、人體組織細(xì)胞及器官、生物醫(yī)學(xué)材料、組織細(xì)胞、醫(yī)學(xué)試劑、動(dòng)植物器官、代謝產(chǎn)物中的無(wú)機(jī)元素測(cè)定。

在人們的日常生活中，許多材料都含有濃度不等的重金屬元素，例如鉛、鉻、汞等。這些元素對(duì)人體有毒有害，其含量如超出允許范圍，會(huì)極大損害人的健康，包括人的行為能力和智力水平。因此，歐盟針對(duì)塑料產(chǎn)品等的新標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)有毒有害元素含量有了更為嚴(yán)格的限制。

我國(guó)每年有大量塑材出口，這一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對(duì)我國(guó)原材料生產(chǎn)和出口有著極大的影響。而XRF光譜儀技術(shù)則特別適合于用來(lái)監(jiān)控相關(guān)材料中的有毒有害元素的含量，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)控制。

此外，XRF光譜儀在無(wú)損檢測(cè)方面，具有其他分析技術(shù)*的優(yōu)點(diǎn)，利用X射線光譜儀掃描方法探測(cè)材料表層下面的缺陷是X射線無(wú)損檢側(cè)技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。