X射线荧光光谱分析的基本原理
当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14s，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。这个过程称为驰豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子。它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。图10.1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。
K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射(见图10.2)。如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量ΔE释放出来，且ΔE=EK-EL，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是Kα射线，同样还可以产生Kβ射线
，L系射线等。莫斯莱(H.G.Moseley) 发现，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：
λ=K(Z-s)-2
这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数，因此,只要测出荧光X射线的波长,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。
当一束光或电磁波照射到物质上时，光子就与物质的分子、原子或离子等微粒相互作用而交换能量。在通常的状态下，物质中这些微粒处于基态，吸收一定频率的辐射后，由基态跃迁到激发态，这个过程称为辐射的吸收。处于激发态的微粒是十分不稳定的，大约过10-8—10-9秒，便以辐射的形式释放出多余的能量，重新回到基态，这个过程称为辐射的发射。只有当激发光子的能量等于受激发微粒由基态跃迁至激发两个能量级的能量差时，才能发生辐射的吸收现象。同样，物质发射光子的能量也只有等于相应的两个能级的能量差，即
X射线荧光分析的基来源根基理之答禄夫天创作
1. 绪论
物质是由各种元素依照分歧的构成方式构成的。各种元素的原子是由原子核和一定数目的核外电子构成。分歧元素的原子，原子核中质子和中子的数量分歧，核外电子数也分歧，具有分歧的原子结构。核外电子的能量也各不相同，这些能量分歧的原子按能量大小分层排列，离原子核最近的电子层称为K电子层，其外依次为L,M,N,O…层。K层上的电子能量最低，由里向外，电子的能量逐渐升高。原子在未接受足够的能量时，处于基态，即稳定状态，此时，K层最多容纳2个电子，L层最多容纳8个电子，M层最多容纳18个电子……。当使用高能射线（如X射线）照射物质时，物质中的原子的内层电子被高能射线逐出原子之外，在内层电子层上即出现一个“空穴”。具有较高能量的外层电子立即弥补这一“空穴”而发生跃迁。发生跃迁的电子将多余的能量（两个电子层能量之差）释放出来。释放出来的能量以电磁波的形式向四周发射，其波长恰好在X射线的波长范围内（0.001～10nm）。为了与照射物质的X射线（初级X射线）相区别，将被照射物质发出的X射线（二次X射线）称为荧光X射线（荧光即光致发光之意）。对于K层电子而言，L层电子向K层电子跃迁时放射出的荧光X射线称为Kα谱线，M层电子向K层电子跃迁时放射出的荧光X射线称为Kβ谱线，其他层的电子发生跃迁时的情况依此类推（如图1.1所示）。利用被测物质发出的荧光X射线进行物质化学成分的定性分析或定量分析，称为X射线荧光光谱分析。
在形成的线系中，各谱线的相对强度是分歧的，这是由于跃迁几率分歧。对K层电子而言,特定元素的荧光X射线Kα>Kβ,对于同一种元素而言，强谱线只有1-2条,特征谱线比较简单，易于分析，光谱干扰小。
2. X射线与固体之间的相互作用
X射线照射在固体概况上，主要会发生吸收和散射两种效应。固体物质可以吸收一部分射线，并可以使X射线在固体概况发生散射，使X射线的强度衰减。衰减率与样品的厚度成正比。
２００６年第９期（第１１７期） 佛山陶瓷 ３３ 知识讲座 浅述Ｘ射线荧光光谱仪的应用 余荣台 余祖发 （１江西景德镇陶瓷学院工程中心江西景德镇 ３３３００１ ２江西景德镇陶瓷学院江西景德镇 ３３３００１） 摘要 主要介绍了波长色散Ｘ射线荧光光谱分析的原理及其应用。 关键词Ｘ射线荧光，探测器，二次激发
Ｘ荧光分析是一种快速、无损、多元素同时测定的分 析技术，已广泛应用于材料、冶金、地质、生物医学、环境监 测、天体物理、文物考古、刑事侦察、工业生产等诸多领域， 可为相关生产企业提供一种可行的、低成本的、及时的检 测、筛选和控制有害元素含量的有效途径。 ２ 波长色散Ｘ荧光分析简介 ２．１基本原理 以一定能量的光子、电子、原子、Ｑ粒子或其它离子 轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击出，产生电子空 位，使原子处于激发态；外壳层电子向内壳层跃迁，填补内 壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态，跃迁 能量以特征Ｘ射线形式释放或转移给另一个轨道电子，使 该电子发射出来，形成俄歇电子。通过探测器测出特征Ｘ 射线．即可确定所测样品中元素的种类和含量，其基本结 构原理如１所示。
图１ Ｘ荧光光谱仪基本结构原理 当原子中Ｋ层电子被击出后，Ｌ层或Ｍ层的电子填补Ｋ 层电子空位，同时以一定几率发射特征Ｘ射线。Ｌ—Ｋ产生的 Ｘ射线叫Ｋ 系，Ｌ层有３个子壳层，允许跃迁使Ｋ 系有２ 条谱线Ｋ 和Ｋ ｏ ２；Ｍ—Ｋ产生的Ｘ射线叫ＫＢ系，Ｍ层有５个 子壳层，允许跃迁使Ｋ Ｂ系有３条谱线Ｋ Ｋ￣ｚ，Ｋ Ｂ。。当原子 中Ｌ层电子被击出后， Ｌ跃迁产生的Ｘ射线叫Ｌ系。特征 Ｘ射线的能量为两壳层电子结合能之差，即： ＥＫ ＝ＢＫ—ＢＬ ＥＫ日 ＢＫ—ＢＭ ＥＬ＝ＢＬ—Ｅ；Ｍ 所有元素的Ｋ、Ｌ系特征Ｘ射线能量的数量级为１０。～ １０ ｅＶ。 ２．２ Ｘ射线激发方式 Ｘ荧光分析中激发Ｘ射线的方式一般为： （１）用质子、Ｑ粒子等离子激发； （２）用电子激发； （３）用Ｘ射线或低能Ｙ射线激发。 用质子激发特征Ｘ射线的分析技术（常记为ＰＩＸＥ） 在几种激发方式中分析灵敏度最高。相对灵敏度达 ｌ０ ～ｉ０１ｇ／ｇ，绝对灵敏度可达１０ ～ｉ０ 。ｇ，而且可将质 子聚焦、扫描，并对样品作微区分析。 用电子激发（常记为ＥＩＸ）．目前主要用在扫描电镜 中。与ＰＩＸＥ相比，电子激发引起的轫致辐射本底比质子激 发大，故分析灵敏度一般比ＰＩＸＥ低２～３个数量级。另外 这种激发方式不能在空气中进行，只适用于薄样品。 用Ｘ射线或低能Ｙ射线激发（记为ＸＩＸ），常用Ｘ光 管、放射性同位素作为激发源。这类激发用射线不能聚焦； 分析灵敏度亦稍低，相对灵敏度一般为ｉ０－５￣ｉ０ ／ｇ，绝 对灵敏度约为１０１～ｉ０吨ｇ，低于ＰＩＸＥ的灵敏度。
XRF检测的原理和应用
1. 引言
X射线荧光光谱仪（X-Ray Fluorescence Spectrometer，简称XRF）是一种用于元素分析的仪器。它能够通过射入样品的X射线，激发样品中的原子产生特定的荧光辐射，并通过测量荧光辐射来确定样品中各种元素的含量。本文将介绍XRF检测的原理和应用。
2. 原理
XRF检测的原理基于元素的特征X射线发射和吸收。当样品受到高能X射线束的照射时，样品中的原子会发生内层电子的跃迁，从而产生特定的X射线发射。每种元素都有特定的能量和强度的特征X射线发射谱。通过测量样品荧光辐射的能谱，可以确定样品中各种元素的存在及其含量。
XRF检测可以分为荧光光谱测量和荧光辐射谱峰分析两个步骤。在荧光光谱测量中，X射线荧光光谱仪测量样品放射出的荧光光谱，获得荧光峰。然后，在荧光辐射谱峰分析中，根据荧光峰的能量和强度，通过谱峰拟合算法计算出样品中各种元素的含量。
3. 应用
3.1 金属材料分析
XRF检测在金属材料分析中有广泛的应用。它可以用于检测金属材料中的成分和杂质元素，以确定其质量和合格性。通过XRF检测，可以快速准确地确定金属材料中各种元素的含量，并对材料进行分类和鉴定。
3.2 地质和矿石分析
XRF检测在地质和矿石分析中也具有重要的应用价值。地质样品中的元素含量是研究地壳构造和地质过程的重要依据。XRF检测可以用于测量岩石、矿石、矿物和土壤中各种元素的含量，用于地质勘探、矿产资源评价和环境监测等领域。
3.3 环境监测
XRF检测在环境监测中起着重要的作用。它可以检测土壤、水和空气中的有毒元素和污染物，如重金属、有机污染物等。通过对环境样品的XRF检测，可以快速获得样品中各种元素的含量，评估环境污染程度，并为环境保护提供科学依据。 3.4 文物保护
XRF检测在文物保护中也有广泛应用。文物材料中的元素含量可以提供文物起源、制作工艺和保存状态等信息。通过对文物样品的XRF检测，可以非破坏地分析元素的含量，判定文物的真伪和年代，并为文物的保护修复提供科学指导。
