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X射線熒光光譜儀中X射線的由來和性質(zhì)分析
X射線熒光光譜儀（XRF）由激發(fā)源（X射線管）和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量，達(dá)到定性定量分析的目的。
根據(jù)經(jīng)典電磁理論，運(yùn)動的帶電粒子的運(yùn)動速度發(fā)生改變時會向外輻射電磁波。實(shí)驗(yàn)室中常用的X射線源便是利用這一原理產(chǎn)生的：利用被高壓加速的電子轟擊金屬靶，電子被金屬靶所減速，便向外輻射X射線。X射線是一種波長較短的電磁輻射，通常是指能量范圍在0.1~100 keV的光子。
X射線性質(zhì)：
1、X射線吸收
當(dāng)X射線穿過物質(zhì)時，一方面受散射作用偏離原來的傳播方向，另一方面還會經(jīng)受光電吸收。光電吸收效應(yīng)會產(chǎn)生X射線熒光和俄歇吸收，散射則包含了彈性和非彈性散射作用過程。
2、X射線散射
除光電吸收外，入射光子還可與原子碰撞，在各個方向上發(fā)生散射。散射作用分為兩種，即相干散射和非相干散射。
相干散射：當(dāng)X射線照射到樣品上時，X射線便與樣品中的原子相互作用，帶電的電子和原子核就跟隨著X射線電磁波的周期變化的電磁場而振動。因?yàn)樵雍说馁|(zhì)量比電子大得多，原子核的振動可忽略不計(jì)，所以主要是原子中的電子跟著一起周期振動。由于帶電粒子的振動，又產(chǎn)生新的電磁波，以球面波形式向四面八方射出，其波長和位相與入射X射線相同。又由于不同的電子都發(fā)射電磁波，就構(gòu)成了一群可以相干的波源，這種現(xiàn)象叫做X射線相干散射。
非相干散射：當(dāng)X射線與原子中束縛力(結(jié)合能)較弱的電子或自由電子發(fā)生碰撞，電子被碰向一邊，而X射線光子也偏離了一個角度。此時，X射線光子的一部分能量傳遞給電子，轉(zhuǎn)化為電子的動能。X射線光子就失去一部分能量，因?yàn)镋=hν=hc/λ，X射線光子碰撞后能量減小、頻率變小、波長變大。由于碰撞后，各光子的散射方向不一樣，各光子失去的能量也不一樣，這樣它們的波長各不相同，兩個散射波的位相之間沒有關(guān)系，因此不能形成干涉作用，故這種散射稱為非相干散射。
3、X射線的衍射
相干散射與干涉現(xiàn)象相互作用的結(jié)果可產(chǎn)生X射線的衍射。X射線衍射與晶格排列密切相關(guān)，可用于研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
其中一種用已知波長λ的X射線來照射晶體樣品，測量衍射線的角度與強(qiáng)度，從而推斷樣品的結(jié)構(gòu)，這就是X射線衍射結(jié)構(gòu)分析（XRD）。
另一種是讓樣品中發(fā)射出來的特征X射線照射晶面間距d已知的晶體，測量衍射線的衍射角θ，用布拉格衍射公式計(jì)算出樣品中發(fā)射出來的特征X射線的波長，從波長可以確認(rèn)樣品中所含的元素，這就是波長色散X射線熒光光譜元素分析（XRF）。