荧光光谱仪原理

荧光光谱仪原理

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X荧光分析原理

1.X射线荧光光谱分析的基本原理

当能量高于原子内层电子电子结合能的高能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,然后自发地由能量高的状态

跃迁到能量低的状态。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成为俄歇电子.它的能量是具有独一特征的,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,与元素有一一对应的关系。如图所示:

K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，

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称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫K

α射线,由M层跃迁到K层辐射的X

射线叫K

β射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图10.2)。如果入射的X

射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量ΔE释放

出来，且ΔE=E

K

-E

L

，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是K

α射线，同样还可以产

生K

β射线,L系射线等。莫斯莱(y)发现，荧光X射线的波长λ与元素的原

子序数Z有关，其数学关系如下：

λ=K(Z-s)-2

这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数，因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道

元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的

含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

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

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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。而我

们天瑞仪器公司生产的X射线荧光光谱仪就属于能量色散型的。下面是仪器的工作原理

图:

能量色散型X射线荧光光谱仪工作原理

2.仪器的工作原理

通过高压工作产生电子流打入到X光管中靶材产生初级X射线,初级X射线经过过滤

和聚集射入到被测样品产生次级X射线,也就是我们通常所说的X荧光,X荧光被探测器探

测到后经放大,数模转换输入到计算机,计算机计算出我们需要的结果。