X射线荧光光谱分析

X射线荧光的激发源使用X射线代替电子束，因为X射线的使用避免了样品过热的问题。几乎所有商用 X 射线荧光光谱仪都使用封闭的 X 射线管作为初始激发光源。一些较简单的系统可能会使用放射性同位素源，而 X 射线荧光光谱仪中一般不单独使用电子激发，它仅限于电子显微镜中的 X 射线荧光分析。
   X射线荧光光谱仪具有快速、无损、高精度和适用性强的重要性能，可对所有元素进行快速定量分析。波长色散光谱仪的最新发展已将元素范围扩展到碳 (Z=6)。大部分测量范围可以低至10-6级的检出限，精度可达千分之几。
  一、基本原理
  荧光的产生是因为初始X射线光子能量大到足以在样品中产生电子空穴，从而导致二次辐射（荧光）的产生。这种二次辐射是构成样品的元素的特征。用于分离和测量由初始 X 射线激发产生的离散特征波长的技术称为 X 射线荧光光谱。 X 射线荧光光谱法提供了一种定性分析方法，可测量特征 X 射线辐射的波长或能量，以确定元素的类型。同时，它测量辐射特征谱线的强度，然后将该强度与元素的浓度联系起来，即可对给定元素进行定量分析。根据莫斯莱定律，只要测量X-荧光射线的波长，就可以确定一种元素的存在，只要测量X-荧光射线的强度，就可以确定一种元素的含量。
  二、X射线荧光光谱分析
  X射线荧光光谱分析仪的主要组成部分有：激发源、检测器、高压电源、前置放大器、主放大器、模数转换器。
   1. X射线荧光光谱的获取方法
  X射线荧光光谱，即X射线发射光谱，是一种无损仪器分析方法。为了区分不同宝石的成分，通常使用两种X荧光光谱技术：
   (1)波长色散光谱法：将不同波长的X荧光经分光晶体衍射，达到分光目的，再用检测器检测波长处荧光强度的差异。
   (2)能量色散光谱：首先用检测器接收所有不同能量的X荧光，检测器转换成电脉冲信号。前置放大后，用多通道脉冲高度分析仪进行信号处理，得到不同能量的X荧光光谱。光谱仪使用光谱晶体，每个元素的光谱在进入检测器之前已经分裂，检测器一次只能接受某一波长的光谱；而能谱仪使用的检测器和多道脉冲分析仪则直接测量不同能量元素的特征X谱线。图13-4-1为合成碳化硅和金刚石的X荧光光谱。从图中可以看出，Si的能量峰很尖锐，SiKα的能量峰位于1.739 keV。由于C是轻元素（Z=6），无论是光谱法，还是能谱法目前都比较难检测。
   2. X荧光光谱仪的类型
  (1)便携式X荧光光谱仪：一般为定性和半定量分析。它基于同位素源作为激发源。优点是体积小，携带方便，适用于现场分析，大型工件或设备上某部位的元素分析，合金牌号的鉴别；主要缺点是分析精度较差。