X射線熒光光譜儀的原理及優(yōu)點(diǎn)-華普通用

現(xiàn)代X射線熒光光譜儀已發(fā)展成一個(gè)大家族，可分為同步輻射X射線熒光光譜、質(zhì)子X射線熒光光譜、全反射X射線熒光光譜、波長色散X射線熒光光譜和能量色散X射線熒光光譜等。同步輻射X射線熒光光譜、質(zhì)子X射線熒光光譜、全反射X射線熒光光譜基本上是用Si（Li）半導(dǎo)體探測器進(jìn)行檢測的。

波長色散X射線熒光光譜還可進(jìn)一步分為順序型（掃描型）、多元素同時(shí)分析型（多道）譜儀和固定道與順序型相結(jié)合的譜儀三大類。三者適用范圍各有千秋，順序型適用于科研及多用途工作，多道譜儀則適用于相對固定組成和批量試樣分析，固定道與順序式相結(jié)合則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。

能量色散X射線熒光光譜可進(jìn)一步分為具有高分辨率的實(shí)驗(yàn)室通用譜儀如Si（Li）和高純鍺的半導(dǎo)體探測器，以正比計(jì)數(shù)管或閃爍計(jì)數(shù)管為探測器的便攜式譜儀和介于兩者之間的臺(tái)式譜儀。

X射線熒光光譜儀在結(jié)構(gòu)上基本由激發(fā)樣品的光源、色散、探測、譜儀控制和數(shù)據(jù)處理等幾方面組成。在科研研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保上，波長色散X射線熒光光譜儀和能量色散X射線熒光光譜儀被廣泛應(yīng)用。在此也重點(diǎn)介紹這兩種X射線熒光光譜儀。早在20世紀(jì)80年代中期，許多人就認(rèn)為波長色散X射線熒光光譜儀已經(jīng)相當(dāng)成熟，但之后波長色散X射線熒光光譜儀仍有很大進(jìn)步。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上小型化、操作上自動(dòng)化、應(yīng)用上專業(yè)化和數(shù)據(jù)處理睿智化。

后面會(huì)有對波長色散X射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)的詳細(xì)介紹，此處要介紹的是能量色散X射線熒光光譜儀相比波長色散X射線熒光光譜儀的不同點(diǎn)。能量色散X射線熒光光譜儀不采用晶體分光系統(tǒng)，二是利用半導(dǎo)體檢測器的高分辨率，再配有多道脈沖分析器，直接測量試樣X射線熒光的能量。因此能量色散X射線熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)相比波長色散X射線熒光光譜儀會(huì)顯得結(jié)構(gòu)更小型輕便。

能量色散X射線熒光光譜儀的基本運(yùn)作為：來自試樣的X射線熒光依次被半導(dǎo)體檢測器檢測得到一系列幅度與光子能量呈正比的脈沖，經(jīng)放大器放大后送到多道脈沖幅度分析器上。按脈沖幅度的大小分別統(tǒng)計(jì)脈沖數(shù)，脈沖幅度可以用光子的能量來標(biāo)度從而得到強(qiáng)度隨光子能量分布的曲線，即能譜圖。

與波長色散法相比，能量色散法的主要優(yōu)點(diǎn)是：

①由于不需要晶體及測角儀系統(tǒng)，檢測器的位置可以緊接樣品位置，接收幅度的立體角增大，檢測靈敏度可提高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。

②不存在高次衍射譜線的干擾，可以一次同時(shí)測定樣品中幾乎所有的元素，分析物件不受限制。

③能量色散X射線熒光光譜儀已發(fā)展成系列儀器，有便攜式或在線型、臺(tái)式和通用的高性能譜儀等三種類型。類型區(qū)分主要以譜儀分辨率為基準(zhǔn)。

④儀器操作簡便，分析速度快，適合現(xiàn)場分析。

⑤譜儀結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、使用和維修均很方便。特別是以封閉式正比計(jì)數(shù)管為探測器的譜儀，其價(jià)格便宜、重量輕、可靠，能在惡劣環(huán)境下工作，因此廣泛用作現(xiàn)場或在線式譜儀。

目前能量色散X射線熒光光譜儀主要不足是對輕元素還不能使相鄰元素的Ka譜線完全分開，檢測器必須在液氮低溫下保存和使用，連續(xù)光譜構(gòu)成的背景較大。