大家好，下面小编给大家分享一下。很多人还不知道X射线荧光光谱仪的工作原理。以下是详细的解释。现在让我们来看看！
X射线荧光光谱仪的原理是什么？X射线荧光的物理原理:当材料受到短波长X射线检查或γ射线照射时，其组成原子可能发生电离。如果原子受到辐射，能量大于它的电离势，就足以把内轨道的电子驱逐出去。但这使得原子的电子结构变得不稳定，外层轨道的电子会“补充”到低轨道，填补留下的空穴。
在“补偿”的过程中，多余的能量会被释放出来，光子能量等于两个轨道的能量差。所以物质发出的辐射是原子的能量特征。x射线束主要用于激发荧光辐射，由Glocker和Schreiber于1928年首次提出。
透射测定法
分光计的透射率或其效率可以通过辅助单色仪装置来测量。在可见光和近紫外区实现这些测量没有困难。通过测量通过第一单色仪的光通量，然后测量通过两个单色仪的光通量，来确定第二单色仪的透射率。
绝对测量需要知道单色仪的绝对透过率:相对测量，可以在各种波长下用相对单位测量透过率。这些真空紫外线的测量有相当大的实验困难，所以通常使用辅助单色仪。测量了不同入射角下衍射光栅的效率。在许多实验步骤中成功地避免了校准的困难。
参考以上内容:百度百科-X射线荧光光谱仪
X射线荧光光谱仪可以应用于哪些场景？实用吗？X荧光光谱仪主要用途X荧光光谱仪根据各元素的特征X射线的强度，也可以获得各元素的含量信息，实用性强。近年来，X射线荧光光谱分析在各个行业的应用范围不断扩大，在冶金、地质、有色金属、建材、商检、环保、卫生等领域得到了广泛应用，尤其是在RoHS检测领域。它可以分析大多数分析元素，包括固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围从Be到u，具有分析速度快、测量范围宽、干扰小等特点。
什么是单波长X射线荧光光谱仪？通常的X射线荧光光谱仪分为能量色散X射线荧光光谱仪（ED XRF）和波长色散X射线荧光光谱仪（WD XRF），其以X射线管出射谱照射样品后产生的元素荧光射线是以能量色散型探测器直接探测（ED XRF）或是经分光晶体分光后探测器探测（WD XRF）为主要区别。在X射线照射样品之前，单波长X射线荧光光谱仪使X射线光单色入射。它主要依靠双曲面晶体弯曲或二次靶或多层膜晶体弯曲技术，将X射线管发射光谱中的单能衍射聚焦在样品的一点上，激发样品中的元素荧光，从而大大降低了X射线管发射光谱的轫致辐射照射样品引起的背景干扰，获得了较好的元素荧光信号峰背比。严格来说，单波长X射线荧光光谱仪还可以分为两类:单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪和单波长激发-波长色散X射线荧光光谱仪。单波长X射线荧光光谱仪是X射线荧光领域研发的重点，因为它获得了更好的元素分析性能(尤其是灵敏度)。
x射线荧光光谱仪的工作原理x荧光光谱仪（xrf）由激发源（x射线管）和探测系统构成。x射线管产生入射x射线（一次x射线），激发被测样品。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次x射线，并且不同的元素所放射出的二次x射线具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次x射线的能量及数量。然后，仪器软件将探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量。近年来，X射线荧光光谱分析在各个行业的应用范围不断扩大，在冶金、地质、有色金属、建材、商检、环保、卫生等领域得到了广泛应用，尤其是在rohs检测领域。它可以分析大多数分析元素，包括固体、粉末、熔珠、液体等样品，分析范围从be到u，具有分析速度快、测量范围宽、干扰小等特点。
优点和缺点:
优势:
答
分析速度快。测定时间与测定精度有关，但一般很短，2 ~ 5分钟即可测定样品中所有元素。
b)
x射线荧光光谱与样品的化学键状态无关，基本上与固体、粉末、液体、结晶、无定形等物质的状态无关。(如果将气体密封在容器中，也可以对其进行分析。)然而，在高分辨率精确测定中可以看到波长变化的现象。特别是在超软X射线范围内，这种影响更加显著。波长的变化被用来确定化学势。
。
c)
无损分析。在测定中，化学状态不会发生变化，样品也不会飞走。同一个样品可以重复测量，结果具有重现性。
d)
x射线荧光分析是一种物理分析方法，因此在化学性质上属于同一家族的元素也可以进行分析。
e)
分析精度高。
f)
样品制备简单，可分析固体、粉末和液体样品。
缺点:
a)很难进行绝对分析，所以定量分析需要标准样品。
b)对轻元素的敏感度较低。
c)易受元素相互干扰和叠加峰的影响。
x射线荧光光谱仪1895年伦琴·WC发现X射线后不久，莫斯勒于1913年发表了第一批X射线光谱数据，阐明了原子结构与X射线发射的关系，验证了X射线波长与元素原子序数的数学关系，奠定了X射线荧光分析的基础。1948年，Fritman和Beukes设计了第一台商用波长色散X射线光谱仪。20世纪60年代以来，计算机技术、半导体检测技术和高保真空技术的快速发展，推动了X射线荧光分析技术的进一步发展。x射线荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的现代测试技术，已广泛应用于宝石矿物、材料科学、地质研究、文物考古等诸多领域。
一.基本原则
x射线是一种波长很短的电磁波(λ = 0.001 ~ 10 nm)，波长介于紫外线和Y射线之间。在高保真空X射线管中，当被数万伏高压加速的高速电子流投射到阳极金属靶(如钨靶、铜靶等)上时，)，电子的动能部分转化为X射线辐射能量，以X射线的形式辐射出去。金属靶发射的X射线主要由两种不同波长和强度的X射线组成，即连续X射线谱和特征X射线谱。前者是指X射线波长范围内的光谱，从其短波长极限开始，包括各种X射线波长。后者是指当施加在X射线管上的高压增加到某一临界值时，当高速运动的电子的动能足以激发靶原子的内部电子时，就产生了若干条具有一定波长和很大强度的谱线，并叠加在连续的X射线光谱上。由特征X射线组成的光谱称为特征X射线光谱。
特征X射线光谱来源于原子内层电子的跃迁。当高速运动的电子激发原子内层的电子，导致X射线的产生，这种X射线被称为“初级X射线”。如果用初级X射线作为激发手段照射宝石样品，宝石原子中的电子将被电离，使内轨道的电子与原子分离，形成电子空位置，原子处于“激发态”，使外层电子自动跃迁到内层，填满内层电子空位置，然后发射出具有一定能量的X射线。因为它的波长和能量与原始X射线不同，所以会发出“二次X射线”。人们把X射线照射宝石产生的这种二次X射线称为X射线荧光。一般来说，X射线荧光只含有特征X射线线，而缺乏连续的X射线光谱。
当能量高于内电子结合能的高能X射线与原子碰撞时，一个内电子被驱逐，出现空空穴，使整个原子系统处于不稳定激发态。受激原子的寿命约为10-12 ~ 10-14秒，然后自发地从高能态跃迁到低能态。这个过程叫做放松过程。弛豫过程可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当外层的电子跳到空空穴时，释放的能量立即被原子内部吸收并排出外层的另一个二次光电子，这就是所谓的俄歇效应，也叫二次光电效应或无辐射效应，排出的二次光电子称为俄歇电子。它的能量是有特征的，与入射辐射的能量无关。当外层的电子跳入内层空空穴时，释放的能量没有被原子吸收，而是以辐射的形式释放出来，等于两个能级的能量差。所以X射线荧光的能量或波长是有特征的，与元素有一一对应的关系。图2-2-1显示了X射线荧光和俄歇电子产生的示意图。
K层的电子被驱逐后，其空空穴可以被外层的任何电子填充，从而产生一系列谱线，这些谱线称为K谱系线。从L层辐射到K层的X射线称为Ka射线，从M层辐射到K层的X射线称为Kβ射线。同样，电子从L层的排出可以产生L系列辐射(见图2-2-2)。如果入射的X射线把一个元素的K层电子激发成光电子，然后L层电子跳到K层，那么能量△E被释放出来，△E=EK-EL。这种能量以X射线的形式释放出来，产生Ka射线，还有K-β射线和L射线。
图2-2-1 X射线荧光和俄歇电子产生示意图
图2-2-2产生K系列和L系列辐射的示意图
Moseley HG，1913)发现X射线荧光的波长与元素的原子序数Z有关。随着元素原子数的增加，特征X射线有规律地向短波长方向移动。根据这一谱线运动定律，他建立了X射线波长与其元素原子序数之间关系的定律，其数学关系如下:
λ=K(Z-S)-2
其中k和s是常数。因此，只要测量荧光X射线的波长，就可以知道元素的种类，这是荧光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，据此可以进行元素的定量分析。
二、X射线荧光光谱仪
自然界产生的宝石通常由一种元素或多种元素组成。当用X射线照射宝石时，可以激发出各种波长的荧光X射线。为了按波长(或能量)分离混合的X射线，并测量不同波长(或能量)的X射线的强度以分别进行定性和定量分析，经常使用两种光谱技术。
一种是波长色散光谱仪。它通过分光镜衍射不同波长的X射线荧光，然后用探测器检测不同波长的X射线荧光强度。这项技术被称为波长色散(WDX)X射线荧光光谱仪。波长色散X射线荧光光谱仪(见图2-2-3)主要由X射线发生器、分光系统(晶体分光器)、准直器、探测器、多道脉冲分析器和计算机组成。
图2-2-3 WDX1000波长色散X射线荧光光谱仪
第二种是能量色散X射线荧光光谱仪。它是利用荧光X射线能量不同的特性来分离和检测的，不需要使用分光晶体，而是依靠半导体探测器。这类半导体探测器包括锂漂移硅探测器、锂漂移锗探测器和高能锗探测器。X射线光子撞击探测器形成一定数量的电子-空空穴对，电子-空空穴对在电场的作用下形成电脉冲，脉冲幅度与X射线光子的能量成正比。在一段时间内，宝石发出的荧光X射线依次被半导体探测器探测到，得到一系列幅度与光子能量成正比的脉冲，经放大器放大后送入多道脉冲分析仪(通常超过1000道)。根据脉冲幅度的大小，分别对脉冲数进行计数，脉冲幅度可以用X光子的能量来定标，从而得到计数率随光子能量的分布曲线，即X射线能谱。能谱图经计算机校正后显示。它的形状类似于光谱，但横坐标是光子的能量。能量分散的最大优点是几乎可以同时测定样品中的所有元素。所以分析速度快。另一方面，由于能谱仪的总探测效率高于光谱，因此可以用低功率X射线管激发荧光X射线。另外光谱仪没有光谱仪复杂，所以工作稳定，仪器体积小。缺点是能量分辨率差，探测器必须低温保存，难以探测轻元素。能量色散X射线荧光光谱仪(见图2-2-4)主要由X射线发生器、探测器、放大器、多道脉冲分析器和计算机组成。
图2-2-4能量色散X射线荧光光谱仪
近年来开发了放射性同位素作为激发源，如26Fe55、48Cd109、94Pu238、95Am241等。这些放射性同位素具有连续发射低能X射线的能力。不同的放射性同位素源可以提供具有不同特征能量的辐射。放射源的激发方法是:将少量放射性同位素物质密封在密封的铅罐中，留下一个直径几毫米以上的小孔，使X射线准直照射在被测宝石上。由于放射源的激发具有单色性好、体积小、重量轻的特点，可以制成便携式仪器。但放射源激发功率低，荧光强度和测量灵敏度低。
第三，应用
由于X射线荧光光谱仪适用于各种宝石的无损检测，所以分析元素种类繁多，从4Be到92U都有。荧光X射线谱线简单，相互干扰小，样品无需分离，分析方法相对简单。分析浓度范围宽，从常量到微量(重元素检出限可达10-6个数量级，轻元素略差)；快速、准确、无损分析的优势近年来已被世界各大宝石研究机构和宝石检测机构所重视和应用。
(a)鉴定宝石种类
在自然界中，每种宝石都有其特定的化学成分。被测宝石的化学元素和含量(定性-半定量)可以通过X射线荧光光谱仪进行分析，从而达到鉴定宝石种类的目的。如图2-2-5所示，马达加斯加粉色绿柱石含有少量的Cs、Rb等致色元素，可确定为铯绿柱石。
图2-2-5铯绿柱石的能量色散X射线荧光光谱
(2)区分一些合成宝石和天然宝石。
由于某些合成宝石与天然宝石的物理化学条件、生长环境、呈色或杂质元素存在一定差异，因此可以作为鉴定依据。比如早期的合成蛋白石有时含有天然蛋白石中不存在的Zr元素；Co发色元素存在于合成蓝色尖晶石中，Fe发色元素存在于天然蓝色尖晶石中。火焰熔融合成的黄色蓝宝石一般含有天然黄色蓝宝石所缺乏的Ni杂质元素。人造钻石中有时含有催化剂成分，如铁、镍或铜。
(3)鉴别一些人工加工的宝石。
x射线荧光光谱仪有助于快速定性鉴别一些人工处理的宝石。比如最近珠宝市场上的含铅玻璃的红宝石，普遍富含天然红宝石中几乎不存在的Pb杂质元素；同样，熔融翡翠富含天然翡翠中不存在的Pb杂质元素；一些染色的黑珍珠富含银。如图2-2-6所示，染色黑珍珠中的染料是硝酸银化合物。
图2-2-6染色黑珍珠的能量色散X射线荧光光谱
X射线荧光光谱仪适合什么行业？X射线荧光光谱仪能应用的行业还是比较广泛的。类似于环境评估、制造业的检测、采矿和材料成分辨别等等，几乎适用于工业领域的所有内容。像我们用的是奥林巴斯X射线荧光光谱仪还是很不错的，比较耐用，而且产品功能还挺多的，能够应用于各类精细检测，挺好的。X射线荧光光谱仪的检测效率如何？效率高不高主要看是什么品牌的产品如果匹配性很高的产品你可以百度一下，用起来效率自然会高很多。我知道奥林巴斯X射线荧光光谱仪就挺好的，做我们这种工业检测的话效率还是挺高的。界面直观，软件也可以自行配置，不需要进行培训就可以上手使用，还是蛮便携的。采用专有的创新型Axon技术，无论检测环境或工作条件如何，都可以提供准确的结果，这非常有助于提高生产率。所以从检测效率来说是非常不错的，比其他光谱仪更高效多产。上面解释了X射线荧光光谱仪的工作原理。这篇文章写完了。希望能帮到大家。如果信息有误，请联系边肖进行更正。