X射線熒光光譜儀的原理及優(yōu)點

現(xiàn)代X射線熒光光譜儀已發(fā)展成一個大家族，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）半導體探測器進行檢測的。

波長色散X射線熒光光譜還可進一步分為順序型（掃描型）、多元素同時分析型（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。

能量色散X射線熒光光譜可進一步分為具有高分辨率的實驗室通用譜儀如Si（Li）和高純鍺的半導體探測器，以正比計數(shù)管或閃爍計數(shù)管為探測器的便攜式譜儀和介于兩者之間的臺式譜儀。

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用。在此也重點介紹這兩種X射線熒光光譜儀。早在20世紀80年代中期，許多人就認為波長色散X射線熒光光譜儀已經(jīng)相當成熟，但之后波長色散X射線熒光光譜儀仍有很大進步。其特點是結(jié)構(gòu)上小型化、操作上自動化和數(shù)據(jù)處理睿智化。

后面會有對波長色散X射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)的詳細介紹，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。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作為：來自試樣的X射線熒光依次被半導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)計脈沖數(shù)，脈沖幅度可以用光子的能量來標度從而得到強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個數(shù)量級。

②不存在高次衍射譜線的干擾，可以一次同時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。

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數(shù)管為探測器的譜儀，其價格便宜、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*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。