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(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(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(diǎn)，使用 X 射線分析儀對印刷線路進(jìn)行分析。也可用于危險化學(xué)物質(zhì)的定性和定量測定，以及RoHS指令規(guī)定物質(zhì)的測試。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射線照射物體并測量所發(fā)射的熒光X射線的波長（或能量）和強(qiáng)度。
當(dāng)物質(zhì)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(zhì)的類型，并根據(jù)其強(qiáng)度對其進(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產(chǎn)生的熒光 X 射線進(jìn)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(biāo)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?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(jìn)行定性分析。在定量分析中，測量熒光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(jìn)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(qiáng)度與其能量的關(guān)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(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(qiáng)度與能量的關(guān)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(qiáng)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(qiáng)烈散射。
布拉格衍射條件是當(dāng)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(qiáng)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(dāng)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(zhuǎn)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(qiáng)度與波長的關(guān)系圖。
有關(guān) X 射線分析儀的其他信息
能量色散型和波長色散型的特點(diǎn)
能量色散和波長色散檢測方法各有其特點(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，因為半導(dǎo)體探測器可以直接分析熒光X射線的波長。此外，無需光譜儀即可同時進(jìn)行多種類型的元素分析，從而可以在短時間內(nèi)進(jìn)行測量。它有時與電子顯微鏡等結(jié)合使用，因為無論樣品的形狀或不均勻性如何，它都可以進(jìn)行測量。
另一方面，存在光譜的峰容易重疊、分辨率低等缺點(diǎn)，難以檢測測定對象物中微量存在的元素。
2. 波長色散型
在波長色散型中，使用分光晶體分離熒光X射線并使用檢測器進(jìn)行測量。由于光譜是使用波長進(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，由于測量是在改變衍射角的同時進(jìn)行的，因此比能量色散型測量需要更長的時間，并且樣品表面必須光滑。