什么是X射線分析儀？
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什么是X射線分析儀？
X射線分析儀是一種根據(jù)物體受到X射線照射時(shí)的熒光X射線光譜來(lái)分析元素含量的裝置。
X射線分析儀用于材料的定性和定量分析，由于可以在不破壞樣品的情況下在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢查，因此被用作分析材料成分的方法。
X射線分析儀可以測(cè)量固體和液體，作為定性分析方法相對(duì)靈敏，使其成為高度可靠的檢測(cè)設(shè)備。
X射線分析儀的應(yīng)用
X射線分析儀可以以非破壞性的方式對(duì)固體或液體樣品進(jìn)行定性和定量分析。特別用于調(diào)查合金材料和土壤中有害金屬的存在和含量。
例如，X 射線分析在研究成分未知的材料（例如巖石和隕石）的成分時(shí)非常有效。最近，出于環(huán)境和安全原因，人們一直在推動(dòng)印刷線路無(wú)鹵素，為了確保這一點(diǎn)，使用 X 射線分析儀對(duì)印刷線路進(jìn)行分析。也可用于危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定，以及RoHS指令規(guī)定物質(zhì)的測(cè)試。此外，現(xiàn)在出現(xiàn)了易于攜帶的便攜式設(shè)備，其用途正在擴(kuò)大。
X射線分析儀原理
圖 1. (a) 熒光 X 射線的產(chǎn)生 (b) X 射線分析儀的結(jié)構(gòu)
X射線分析儀用X射線照射物體并測(cè)量所發(fā)射的熒光X射線的波長(zhǎng)（或能量）和強(qiáng)度。
當(dāng)物質(zhì)受到X射線照射時(shí)，其原子吸收能量，被激發(fā)，并發(fā)射熒光X射線。由于每種元素的熒光 X 射線的波長(zhǎng)（或能量）都是唯一的，因此還可以根據(jù)檢測(cè)到的熒光 X 射線光譜的波長(zhǎng)來(lái)識(shí)別物質(zhì)的類型，并根據(jù)其強(qiáng)度對(duì)其進(jìn)行量化。
X 射線分析儀由產(chǎn)生 X 射線的 X 射線源、容納樣品的樣品室以及對(duì)產(chǎn)生的熒光 X 射線進(jìn)行光譜檢測(cè)的檢測(cè)單元組成。
X射線源通過(guò)用通過(guò)施加高電壓產(chǎn)生的電子束照射諸如鎢之類的目標(biāo)來(lái)產(chǎn)生X射線。產(chǎn)生的 X 射線照射到樣品的頂面或底面。此時(shí)，您可以選擇樣品室中的氣氛，例如空氣、氮?dú)饣蛘婵铡?/font>
此外，如果使用帶有樣品觀察模式的X射線分析儀，您可以在觀察樣品的同時(shí)選擇照射位置。檢測(cè)器檢測(cè)來(lái)自樣品發(fā)射的元素的熒光 X 射線并進(jìn)行定性分析。在定量分析中，測(cè)量熒光X射線的強(qiáng)度，并使用校準(zhǔn)曲線和基本參數(shù)法（FP法）來(lái)確定含量。
X射線分析儀有兩種類型的光譜和檢測(cè)方法：波長(zhǎng)色散和能量色散。
1.能量色散X射線熒光光譜儀
圖 2. 使用能量色散 X 射線分析儀進(jìn)行測(cè)量的圖像
能量色散 X 射線熒光光譜儀（縮寫(xiě)：ED-XRF 或 EDX、EDS）是一種測(cè)量熒光 X 射線強(qiáng)度與其能量的關(guān)系的方法。
具體而言，入射到檢測(cè)器的熒光X射線被檢測(cè)器內(nèi)部的半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換成脈沖電流并放大，然后根據(jù)單個(gè)脈沖的電流值測(cè)量波高。由于入射X射線的能量與電流值成正比，因此可以獲得熒光X射線強(qiáng)度與能量的關(guān)系圖。
2.波長(zhǎng)色散X射線熒光分析儀
圖3 波長(zhǎng)色散X射線分析儀測(cè)量圖像
波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀（縮寫(xiě)：WD-XRF，或WDX，WDS）是一種測(cè)量不同波長(zhǎng)熒光X射線強(qiáng)度的方法。
在波長(zhǎng)色散型中，從樣品產(chǎn)生的熒光X射線被分光晶體分離并由檢測(cè)器測(cè)量。根據(jù)布拉格衍射條件，入射到光譜晶體上的熒光 X 射線會(huì)在特定方向上強(qiáng)烈散射。
布拉格衍射條件是當(dāng)波長(zhǎng)為λ的光入射到晶格間距為d的材料上時(shí)，在滿足2dsinθ=nλ（θ：布拉格角n：整數(shù)）的衍射角2θ方向上發(fā)生強(qiáng)烈散射的定律。也就是說(shuō)，由于分光晶體的面間距d是固定的，即使有各種波長(zhǎng)的X射線入射，當(dāng)探測(cè)器位于衍射角2θ方向時(shí)，也只有一種波長(zhǎng)的X射線會(huì)入射。被馬蘇發(fā)現(xiàn)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元并以廣角測(cè)量熒光 X 射線，可以獲得熒光 X 射線強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖。
有關(guān) X 射線分析儀的其他信息
能量色散型和波長(zhǎng)色散型的特點(diǎn)
能量色散和波長(zhǎng)色散檢測(cè)方法各有其特點(diǎn)，必須根據(jù)應(yīng)用適當(dāng)選擇。
1.能量色散型
能量色散型不需要光譜學(xué)，可以小型化，因?yàn)榘雽?dǎo)體探測(cè)器可以直接分析熒光X射線的波長(zhǎng)。此外，無(wú)需光譜儀即可同時(shí)進(jìn)行多種類型的元素分析，從而可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。它有時(shí)與電子顯微鏡等結(jié)合使用，因?yàn)闊o(wú)論樣品的形狀或不均勻性如何，它都可以進(jìn)行測(cè)量。
另一方面，存在光譜的峰容易重疊、分辨率低等缺點(diǎn)，難以檢測(cè)測(cè)定對(duì)象物中微量存在的元素。
2. 波長(zhǎng)色散型
在波長(zhǎng)色散型中，使用分光晶體分離熒光X射線并使用檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。由于光譜是使用波長(zhǎng)進(jìn)行的，因此很容易分離相鄰的峰，并且往往具有高靈敏度和分辨率。
另一方面，由于其具有復(fù)雜的光譜系統(tǒng)，設(shè)備本身往往較大且昂貴。另外，由于測(cè)量是在改變衍射角的同時(shí)進(jìn)行的，因此比能量色散型測(cè)量需要更長(zhǎng)的時(shí)間，并且樣品表面必須光滑。