X熒光光譜儀的原理及應用

X射線(xiàn)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(cháng)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(xiàn)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(guò)側里和分析樣品產(chǎn)生的x射線(xiàn)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(xiàn)的產(chǎn)生與特性

當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，這種帶電拉子的負的加速度會(huì )產(chǎn)生寬帶的連續X射線(xiàn)譜，簡(jiǎn)稱(chēng)為連續潛或韌致輻射。另一方面，化學(xué)元素受到高能光子或粒子的照射，如內層電子被激發(fā)，則當外層電子躍遷時(shí)，就會(huì )放射出特征X射線(xiàn)。特征X射線(xiàn)是一種分離的不連續譜。如果激發(fā)光源為x射線(xiàn)，則受激產(chǎn)生的x射線(xiàn)稱(chēng)為二次X射線(xiàn)或X射線(xiàn)熒光。特征x射線(xiàn)顯示了特征x射線(xiàn)光譜儀產(chǎn)生的過(guò)程。

當人射x射線(xiàn)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(guò)程被稱(chēng)為光電效應，被打出的電子稱(chēng)為光電子。通過(guò)研究光電子或光電效應可以獲得關(guān)于原子結構和成鍵狀態(tài)的信息。在這一過(guò)程中，如人射光束的能量大得足以擊出外射原子中的內層電子，就會(huì )在原子的內殼層產(chǎn)生空穴，這時(shí)的原子處于非穩態(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(xiàn)的形式釋放，原子恢復到穩態(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 )相應產(chǎn)生K，L，M系X射線(xiàn)。

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(chēng)為俄歇電子，產(chǎn)生新的光電子。這一過(guò)程被稱(chēng)之為俄歇效應一元素受激發(fā)后輻射出的X射線(xiàn)光子的能量等于受激原子中過(guò)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(xiàn)光子能量與該特定元素的電子能態(tài)差成正比X射線(xiàn)熒光光譜儀是來(lái)源于樣品組成的特征輻射。通過(guò)側定和分析X射線(xiàn)的能量或波長(cháng)，即可獲知其為何種元素，故可用來(lái)識別物質(zhì)組成，定量分析物質(zhì)中的元素含量。

應用領(lǐng)域

核技術(shù)在醫學(xué)研究與應用中占有重要地位，當應用于與人類(lèi)生命直接相關(guān)的醫療領(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(zhuān)家們已普遍走出了單純進(jìn)行分析側試研究的范疇，廣泛開(kāi)展了分析數據與所包含信息的相關(guān)性研究，試圖揭示出分析結果與疾病及環(huán)境變化等的內在聯(lián)系，為疾病診斷與預防、環(huán)境預測與治理等提供科學(xué)依據。

如今，X熒光光譜儀技術(shù)已成功應用于環(huán)境、食物鏈、動(dòng)植物、農產(chǎn)品、人體組織細胞及器官、生物醫學(xué)材料、組織細胞、醫學(xué)試劑、動(dòng)植物器官、代謝產(chǎn)物中的無(wú)機元素測定。

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，歐盟針對塑料產(chǎn)品等的新標準以及對有毒有害元素含量有了更為嚴格的限制。

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

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