X射线荧光光谱仪原理

    X射线荧光光谱仪原理

    原子结构由原子核及核外电子组成,每个核外电子都以特定的能量在固定轨道上运行。当能量**原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时,驱逐一个内层电子(如:K层)而出现一个空穴,使整个原子结构处于不稳定状态,较外层电子(如:L层)就会自发地跃迁到内层来填充这个空穴。不同壳层之间存在能量差(如:LE=EL-EK),当跃迁过程中能量差以二次X射线的形式释放出来时就可以发射特征X射线荧光。

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    定性分析原理:

    每一种元素都有其特定波长(或能量)的特征X射线。由Moseley定律可知,元素的荧光X射线的波长( λ)随元素的原子序数(Z)增加,有规律地向短波方向移动。通过测定样品中荧光X射线的波长,就可以确定样品中元素的种类信息。这就是X射线荧光光谱定性分析。

    定量分析原理

    元素特征X射线的强度与该元素在样品中的原子数量成比例。通过测量样品中某种元素荧光X射线的强度,采用适当的方法进行校准与校正,就可以求出该元素在样品中的百分含量。这就是X射线荧光光谱定量分析。

    其数学关系如下:

    001

    式中K和S是常数。

    而根据**理论,X射线可以看成由一种**或光子组成的粒子流,每个光子具有的能量为:

    E=hν=hC/λ

    式中,E为X射线光子的能量,单位为keV;h为普朗克常数;ν为光波的频率;C为光速。

    因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类,这就是荧光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,可以进行元素定量分析。

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