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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射線照射時的熒光X射線光譜來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間內進行檢查，因此被用作分析材料成分的方法。

X射線分析儀可以測量固體和液體，作為定性分析方法相對靈敏，使其成為高度可靠的檢測設備。

X射線分析儀的應用

X射線分析儀可以以非破壞性的方式對固體或液體樣品進行定性和定量分析。特別用于調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）的成分時非常有效。最近，出于環(huán)境和安全原因，人們一直在推動印刷線路無鹵素，為了確保這一點，使用 X 射線分析儀對印刷線路進行分析。也可用于危險化學物質的定性和定量測定，以及RoHS指令規(guī)定物質的測試。此外，現(xiàn)在出現(xiàn)了易于攜帶的便攜式設備，其用途正在擴大。

X射線分析儀原理

圖 1. (a) 熒光 X 射線的產(chǎn)生 (b) X 射線分析儀的結構

X射線分析儀用X射線照射物體并測量所發(fā)射的熒光X射線的波長（或能量）和強度。

當物質受到X射線照射時，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（或能量）都是唯一的，因此還可以根據(jù)檢測到的熒光 X 射線光譜的波長來識別物質的類型，并根據(jù)其強度對其進行量化。

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產(chǎn)生的熒光 X 射線進行光譜檢測的檢測單元組成。

X射線源通過用通過施加高電壓產(chǎn)生的電子束照射諸如鎢之類的目標來產(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，您可以選擇樣品室中的氣氛，例如空氣、氮氣或真空。

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選擇照射位置。檢測器檢測來自樣品發(fā)射的元素的熒光 X 射線并進行定性分析。在定量分析中，測量熒光X射線的強度，并使用校準曲線和基本參數(shù)法（FP法）來確定含量。

X射線分析儀有兩種類型的光譜和檢測方法：波長色散和能量色散。

1.能量色散X射線熒光光譜儀

圖 2. 使用能量色散 X 射線分析儀進行測量的圖像

能量色散 X 射線熒光光譜儀（縮寫：ED-XRF 或 EDX、EDS）是一種測量熒光 X 射線強度與其能量的關系的方法。

具體而言，入射到檢測器的熒光X射線被檢測器內部的半導體轉換成脈沖電流并放大，然后根據(jù)單個脈沖的電流值測量波高。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射線強度與能量的關系圖。

2.波長色散X射線熒光分析儀

圖3 波長色散X射線分析儀測量圖像

波長色散X射線熒光光譜儀（縮寫：WD-XRF，或WDX，WDS）是一種測量不同波長熒光X射線強度的方法。

在波長色散型中，從樣品產(chǎn)生的熒光X射線被分光晶體分離并由檢測器測量。根據(jù)布拉格衍射條件，入射到光譜晶體上的熒光 X 射線會在特定方向上強烈散射。

布拉格衍射條件是當波長為λ的光入射到晶格間距為d的材料上時，在滿足2dsinθ=nλ（θ：布拉格角n：整數(shù)）的衍射角2θ方向上發(fā)生強烈散射的定律。也就是說，由于分光晶體的面間距d是固定的，即使有各種波長的X射線入射，當探測器位于衍射角2θ方向時，也只有一種波長的X射線會入射。被馬蘇發(fā)現(xiàn)。通過旋轉檢測單元并以廣角測量熒光 X 射線，可以獲得熒光 X 射線強度與波長的關系圖。

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