XRD,以及晶体结构的相关基础知识

材料表征-XRD分析实验目的1、了解X衍射的基本原理以及粉末X衍射测试的基本目的；2、掌握晶体和非晶体、单晶和多晶的区别；3、了解使用相关软件处理XRD测试结果的基本方法。

实验原理1、晶体化学基本概念晶体的基本特点与概念：①质点（结构单元）沿三维空间周期性排列（晶体定义），并有对称性。

②空间点阵：实际晶体中的几何点，其所处几何环境和物质环境均同，这些“点集”称空间点阵。

③晶体结构=空间点阵+结构单元。

非晶部分主要为无定形态区域，其内部原子不形成排列整齐有规律的晶格。

对于大多数晶体化合物来说，其晶体在冷却结晶过程中受环境应力或晶核数目、成核方式等条件的影响，晶格易发生畸变。

分子链段的排列与缠绕受结晶条件的影响易发生改变。

晶体的形成过程可分为以下几步：初级成核、分子链段的表面延伸、链松弛、链的重吸收结晶、表面成核、分子间成核、晶体生长、晶体生长完善。

Bravais提出了点阵空间这一概念，将其解释为点阵中选取能反映空间点阵周期性与对称性的单胞，并要求单胞相等棱与角数最多。

晶体内分子的排列方式使晶体具有不同的晶型。

通常在结晶完成后的晶体中，不止含有一种晶型的晶体，因此为多晶化合物。

反之，若严格控制结晶条件可得单一晶型的晶体，则为单晶。

2、X衍射的测试基本目的与原理X射线是电磁波,入射晶体时基于晶体结构的周期性，晶体中各个电子的散射波可相互干涉。

散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向。

衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小,衍射强度是由晶胞中各个原子及其位置决定的。

由倒易点阵概念导入X射线衍射理论, 倒易点落在Ewald球上是产生衍射必要条件。

1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。

当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。

XRD晶体结构分析X射线衍射（XRD）是一种常用的晶体结构分析技术，通过测量固体样品对入射X射线的散射模式，可以获得样品的晶体结构信息。

本文将详细介绍XRD晶体结构分析的原理、仪器以及应用。

首先，我们来看一下XRD晶体结构分析的原理。

当入射X射线遇到晶体样品时，它们会与晶体中的原子发生相互作用，散射出来。

这个散射过程可以分为布拉格衍射和多普勒散射两个部分。

布拉格衍射是由于入射X射线与晶体中的原子发生相互作用后，形成反射或折射。

根据布拉格衍射定律，n\lambda=2dsinθ，其中n是整数，λ是入射X射线的波长，d是晶体的晶面间距，θ是衍射角。

通过测量衍射角，我们可以计算出晶面间距，从而了解晶体的结构。

多普勒散射是由于入射X射线与晶体中电子的相互作用而发生的。

相比于布拉格衍射，多普勒散射更加复杂，并且难以精确计算。

因此，在XRD晶体结构分析中，我们通常只考虑布拉格衍射。

为了实现XRD晶体结构分析，我们需要使用X射线衍射仪器。

X射线衍射仪器主要包括X射线发生器、样品支撑装置、X射线探测器以及数据处理系统。

X射线发生器是产生入射X射线的设备。

常见的X射线发生器包括X 射线管和同步辐射装置。

X射线管通过加热阴极来产生电子，这些电子在阳极上产生高速冲击，从而产生X射线。

同步辐射装置则利用高能电子加速器，使电子在加速过程中释放出X射线。

样品支撑装置用于将晶体样品放置在入射X射线路径上。

在XRD晶体结构分析中，我们通常使用平行面支撑法来固定样品，以确保样品的位置稳定和精确。

X射线探测器用于测量样品对入射X射线的散射情况。

常用的X射线探测器有点式探测器和面阵探测器。

点式探测器将散射X射线聚焦到一个小面积上，以获得高空间分辨率的数据。

而面阵探测器则可以同时收集多个数据点，加快数据采集速度。

数据处理系统是将X射线衍射的散射数据转换为晶体结构信息的关键部分。

一般来说，我们会使用计算机软件对数据进行处理和分析。

常见的软件包括XDS、CCP4、PHENIX等。

XRD数据与晶体结构分析X射线衍射(XRD)是一种常用的技术工具，用于确定晶体结构。

它相关的理论基础是布拉格定律，即X射线会被晶体中的原子散射，形成衍射图样。

通过分析这些衍射数据，可以揭示晶体的结构信息，如晶胞参数、晶体的对称性以及原子间的排列方式等。

本文将介绍XRD数据的分析方法以及如何利用这些数据进行晶体结构分析。

首先，进行XRD实验时，需要使用X射线源照射样品，并收集散射到不同角度的X射线。

这些散射射线会形成一个特定的衍射图样，被称为XRD图谱。

一般来说，XRD图谱的横坐标表示散射角度，即2θ角，纵坐标则表示散射强度。

通过测量不同晶面的衍射角度，我们可以确定晶胞的长度和夹角，进而推断晶体的结构。

对于XRD数据的分析，首先需要解析衍射峰的位置和强度。

理论上，当X射线照射到晶体上时，会产生一系列的衍射峰，每个峰对应着一组晶面的衍射。

通过测量衍射角度2θ，可以计算出晶面间的距离d，利用布拉格定律nλ=2dsinθ（其中n是整数，λ是入射X射线波长），我们可以得到晶胞参数。

对于多晶样品，可能会产生很多衍射峰，需要通过谱峰匹配和定量分析来解析这些峰。

其次，对于详细的晶体结构分析，需要将实验衍射数据与已知的参考模式进行比较。

许多晶体结构数据库都会提供XRD图谱的参考模式，包括峰位和强度等信息。

通过比较实验数据和参考模式，我们可以确定晶胞参数和晶体的对称性。

同时，利用Rietveld法和结构拟合技术，可以进一步优化模型，得到更准确的晶体结构信息。

总结起来，XRD数据分析是一种强大的手段，用于确定晶体的结构信息。

通过解析衍射峰的位置和强度，比较实验数据与参考模式，并利用结构拟合技术，可以得到准确的晶体结构。

然而，需要注意的是，XRD数据分析也存在一些挑战和误差，需要结合实际情况进行判断和修正。

因此，在进行XRD数据分析时，需要有扎实的理论基础和丰富的实验经验，才能得到可靠的结果。

XRD分析方法与原理XRD（X射线衍射）是一种常用的材料表征方法，主要用于分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体质量、相变、畸变等信息。

本文将重点介绍XRD分析方法和原理。

一、XRD分析方法1．样品制备样品制备是XRD分析的第一步，在分析前需要制备符合要求的样品。

对于晶体实验，需要制备单晶样品，通常通过溶液法、溶剂挥发法、梳子法等方法产生单晶样品。

对于非晶体实验，需要制备适当粒度的多晶粉末样品，通常通过高温煅烧、溶剂挥发、凝胶法、机械研磨等方法制备。

2．仪器调试在进行XRD分析之前，需要对X射线衍射仪进行仪器调试。

主要包括对X射线源、样品台、X射线管、光学路径、X射线探测器等进行调节和优化，以保证仪器的性能和准确性。

其中，X射线源的选择和强度的调节对实验结果有重要影响。

3．X射线衍射数据采集在XRD分析中，可以通过改变探测器固定角度和旋转样品台的方式来获取衍射强度与入射角度的关系。

常用的采集方式有传统的扫描模式（2θ扫描或θ/θ扫描）和快速模式（2D探测器或0D点探测器）。

根据样品的特征和所需分析结果选择合适的采集方式。

同时，为了提高信噪比，通常要对衍射强度进行积分或定标。

4．数据处理和解析XRD数据处理和解析是对原始数据进行整理、滤波、相峰识别、数据拟合和解析的过程。

数据处理主要包括基线校正、噪声过滤和峰识别等，以提高数据质量。

数据解析主要是通过拟合方法获得样品的晶体结构参数（晶格常数、晶胞参数）、相对晶粒尺寸、晶体缺陷等信息。

二、XRD分析原理XRD分析原理基于X射线与晶体原子间的相互作用。

当X射线通过物质时，会与物质中的原子发生散射。

其中，由于X射线与晶体中的周期性排列的原子发生构型相吻合的散射，形成相干衍射。

X射线由晶体平面散射后的干涉衍射，在探测器上形成强度峰，峰强度与晶胞架构和原子排布有关。

1．布拉格方程布拉格方程是XRD分析的基本原理之一、它描述了X射线与晶体平面的相互作用。

布拉格方程为：nλ = 2dsinθ，其中n为整数，λ为入射X射线波长，d为晶胞面间距，θ为衍射角度。

晶体结构的XRD原理应用1. X射线衍射（XRD）的基本原理X射线衍射是一种常用的材料结构分析技术，通过将X射线束打到材料上并观察衍射图样来确定晶体结构信息。

它基于X射线与晶体原子间的相互作用，利用晶体中的原子阵列对X射线入射角度的特殊衍射效应进行分析。

2. XRD在晶体结构研究中的应用•晶体结构的确定：XRD技术可以用来确定晶体的晶格参数（晶胞常数、晶胞体积等），从而获得晶体的结构信息。

•晶体质量评估：通过比较实验观测的衍射图样和标准晶体的衍射数据，可以评估晶体的质量、纯度和完整性。

•材料的相变研究：XRD可以用来研究材料的相变过程、相图以及各相的稳定性等。

•应力应变分析：通过对材料进行XRD测量，可以获得材料表面的晶体应变信息，从而评估材料的机械性能和结构强度。

•纳米材料表征：XRD可以用来研究纳米材料的结晶度、晶体尺寸和偏应力等。

3. X射线衍射的实验步骤1.样品制备：将待测样品制备成粉末或块状，并保证样品呈现出均匀的粒度和形貌。

2.样品安装：将样品固定在X射线衍射仪的样品台上，并调整样品位置以使其与X射线束垂直。

3.探测器和X射线源的选择：选择适当的探测器和X射线源，以满足实验需求。

4.调整实验参数：根据样品的性质和实验目的，调整X射线入射角度、扫描范围、扫描速度等参数。

5.扫描样品：开始扫描样品，记录X射线衍射图样。

6.数据分析：对得到的衍射图样进行数据分析，包括峰位分析、峰形分析和峰面积分析等，以获取晶体结构信息。

4. XRD技术的优点和局限性•优点：–非破坏性：XRD技术不需要对样品进行化学处理或物理变换，避免了对样品的破坏。

–高灵敏度：X射线与晶体原子的相互作用非常强，因此可以在很低的浓度下进行检测。

–高分辨率：XRD技术可以提供高分辨率的晶体结构分析结果。

•局限性：–样品要求高：样品必须为单晶或高质量的晶体粉末，且晶体尺寸要足够大。

–无法确定原子的位置：XRD只能确定晶格参数和晶胞结构，无法提供原子位置的精确信息。

第七章：固体X射线衍射7.1基础知识7.1.1 晶体结构和Bravais晶体晶体中的原子是周期性排列的。

为了描述这种高度的有序结构，总可以选取适当的结构单元，整个晶体结构可以看成是由结构单元在空间中的周期性重复排列而成，相互间既无空隙有无交叠。

这种结构单元称为基元。

基元可以是一个原子，分子或原子团。

为了描述晶体结构的几何规律，可以把基元用一个几何点表示。

这些点的无限集合形成空间点阵，可以看成是空间格子，称为晶格。

显然，这些点在空间是周期性排列的，并且与晶体的周期性相同。

这种由基元代表点在空间周期性排列所形成的晶格成为Bravais晶格。

这样，晶体的结构就是将基元放在Bravais晶格中每一个格点上构成的。

图1－1为NaCl晶体的晶胞，如果将一个Na离子和一个Cl离子看成一个基元，其Bravais晶格变成如图1－2所示的结构，称为面心立方结构。

图1－1 NaCl晶体的晶胞结构图1－2 NaCl的Bravais晶格的晶胞结构，Na， ClBravais晶格的格点都是周期性排列的，所有格点可以用数学公式来统一表示。

如图1－3所示，以任一格点为原点，沿三个不共面的方向连接最近邻的格点作为基矢a1、a2、a3，矢量的长度为该方向的格点周期。

则任一格点的位置矢量R都可以表示为：图1－3，Bravais晶格R=n1a1+n2a2+n3a3(1－1) 其中n1, n2, n3为整数根据点群的旋转对称操作，所有Bravais晶格可分为7大类，称作7大晶系：三斜晶系，单斜晶系，正交晶系，四方晶系，三方晶系，六方晶系和立方晶系。

立方的对称性最高。

反映每一晶系对称性特点的晶胞形状也不相同，每个晶系按其晶胞在面心或体心是否有格点又可分为几种不同的形式。

这样，7个晶系共有14种类型的Bravais晶胞，如图1－4所示。

图1－4，十四种Bravais晶格（1）简单三斜，（2）简单单斜，（3）底心单斜，（4）简单正交，（5）底心正交，（6）体心正交，（7）面心正交，（8）简单四方，（9）体心四方，（10）六方，（11）三方，（12）简单立方，（13）体心立方，（14）面心立方。

复习X射线晶体学要点（一）晶体和空间点阵（1）什么是晶体？晶体是由原子或分子在空间按一定规律、周期重复地排列所构成的固体物质。

晶体内部原子或分子按周期性规律排列的结构，是晶体结构最基本的特征。

晶体具有下列共同特性：•对称性：晶体的理想外形和内部结构都具有特定的对称性。

•均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

•各向异性：晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。

•固定熔点：晶体在熔化时，各部分需要同样的温度。

•规则外形：理想环境中生长的晶体自发形成凸多面体外形。

•使X射线产生衍射。

¾晶体相关的基本概念：1.单晶：构成固体的原子作周期性有规则排列的固体。

2.多晶：由细微小单晶无规排列的固体。

3.非晶：至少在微米尺度内作周期性排列称为长程有序。

原子作长程无序排列的固体称为非晶态。

¾单晶体的几个概念：1.晶棱：晶体的外部晶面的交线。

2.晶带：如果晶面间的晶棱相互平行，构成这些晶棱的晶面称为一个晶带。

晶棱的方向称为带轴。

3.晶面（夹）角守恒定律：同一种晶体，不论其外形如何，两个确定晶面的夹角的大小恒定不变。

（2）点阵和结构基元1912年Lave等首次用X射线衍射测定晶体结构，标志现代晶体学的创立。

晶体内部原子、分子结构的基本单元，在三维空间作周期性重复排列，我们可用一种数学抽象——点阵来研究它。

若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点，则整个晶体可用一个三维点阵来表示。

点阵是一组无限的点，点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。

在平移的对称操作下,（连结点阵中任意两点的矢量,按此矢量平移）,所有点都能复原,满足以上条件的一组点称为点阵。

晶系•原子（或者分子）在三维空间中周期性的排列就形成晶体。

排列的周期单元就是结构基元。

能够填满整个三维空间的排列单元首先必须是一个平行六面体。

•表示一个平行六面体需要6个参数：三个轴的长度a, b, c 和三个轴的夹角α, β, γ。

•考虑到这个平行六面体还会存在其他的对称性，所以一共有14种不同的平行六面体，就是14种布拉菲点阵，按照对称元素来划分，有7种晶系。

xrd晶格常数X射线衍射（XRD）是一种广泛应用于材料科学、化学和物理领域的分析技术，通过测量物质的晶格常数，可以对晶体结构进行详细分析。

本文将从XRD的基本原理、晶格常数的计算方法、测量重要性等方面进行讨论，并介绍常用的测量方法以及影响测量准确性的因素。

1.X射线衍射（XRD）的基本原理X射线具有较高的能量和穿透能力，当X射线通过晶体时，会在晶体内部产生衍射现象。

根据布拉格定律，晶体中的原子层间距与X射线波长之间存在一定关系，通过测量衍射峰的位置，可以获得晶体内部的结构信息。

2.晶格常数的概念及计算方法晶格常数是指晶体中相邻原子之间的平均距离，通常用（埃）作为单位。

通过XRD测量晶格常数，可以获得晶体结构的基本参数。

晶格常数的计算方法是根据布拉格定律，利用衍射峰的位置和入射X射线的波长，计算出晶格常数。

3.XRD晶格常数测量的重要性测量XRD晶格常数对于研究晶体结构、相变、晶体生长等方面具有重要意义。

晶格常数的不确定性会影响到晶体结构的准确分析，进而影响到材料性能的评估和应用。

4.测量XRD晶格常数的常用方法常用的XRD晶格常数测量方法有三种：最小二乘法、指标化法和空间群分析法。

最小二乘法通过拟合衍射峰的位置和入射X射线的波长，计算晶格常数；指标化法是通过测量特定晶面的衍射峰面积，计算晶格常数；空间群分析法是将衍射数据与已知晶体结构进行比对，确定晶格常数。

5.影响XRD晶格常数测量的因素影响XRD晶格常数测量的因素主要有：样品质量、晶体取向、衍射仪的分辨率、测量角度范围等。

为提高测量准确性，需要对这些因素进行严格控制。

6.提高XRD晶格常数测量准确性的措施提高XRD晶格常数测量准确性的措施有：选用高质量样品、优化晶体取向、提高衍射仪的分辨率、扩大测量角度范围、重复测量求平均值等。

通过以上分析，我们可以了解到XRD晶格常数测量在材料科学等领域的重要性，以及如何提高测量准确性的方法。

XRD测试晶体结构X射线衍射（XRD）是一种常用的测试方法，用于研究材料的晶体结构和晶体学性质。

它以X射线与材料晶体相互作用而产生衍射现象为基础，通过测量和分析衍射图样，可以推导出晶体的结构信息。

X射线衍射理论基础来自于布拉格方程（Bragg's Law），即2dsinθ = nλ，其中d代表晶面间距，θ代表入射角，λ代表X射线波长，n代表衍射级数。

当入射角和波长已知时，可以通过观察到的衍射角，计算出晶面间距。

对于单晶，XRD测试可以确定晶体的晶格结构、晶胞参数和晶面索引。

首先，通过旋转晶体和测量一系列衍射角，可以得到不同衍射级数的峰位。

然后，通过布拉格方程，可以计算得到晶面间距。

最后，通过多个晶面间距的组合和比对，可以推导出晶体的晶格结构和晶胞参数。

对于多晶或非晶材料，XRD测试可以通过分析衍射图样中的峰位、峰形和峰强等信息，得到材料的晶体学性质。

例如，通过观察峰位的位置，可以推测晶体结构的对称性。

通过分析峰形和峰强，可以获得晶体的晶粒尺寸、晶体变形和晶体缺陷等信息。

XRD测试仪通常由X射线发生器、样品台、X射线检测器和数据处理软件等组成。

X射线发生器通常使用射线管产生X射线，样品台用于固定和调整样品的位置和朝向。

X射线检测器可以记录和测量入射光和衍射光的强度。

数据处理软件可以分析和处理测量到的数据，生成衍射图样和模拟晶格结构。

XRD测试可以应用于许多领域，如材料科学、地质学、生物学和化学等。

在材料科学中，XRD测试可以用于研究晶体材料的相变、晶体生长和材料性能等。

在地质学中，它可以用于确定岩石和矿物的晶体结构和成分。

在生物学和化学中，它可以用于研究生物大分子和化学分子的结构和构象。

总之，XRD测试是一种非常有用的技术，可以用于研究材料的晶体结构和晶体学性质。

通过分析衍射图样，可以推导出晶体的结构信息，这对于材料科学、地质学、生物学和化学等领域具有重要的应用价值。

XRD,以及晶体结构的相关基础知讽ZZ）Theory 2009-10-25 17:55:42 阅读355 评论0 字号-：大中小做XRD有什么用途啊，能看出其纯度？还是能看出其中含有某种官能团？X射线照射到物质上将产生散射。

晶态物质对X射线产生的相干散射表现为衍射现象，即入射光束出射时光束没有被发散但方向被改变了而其波长保持不变的现象，这是晶态物质特有的现象。

绝大多数固态物质都是晶态或微晶态或准晶态物质，都能产生X射线衍射。

晶体微观结构的特征是具有周期性的长程的有序结构。

晶体的X射线衍射图是晶体微观结构立体场景的一种物理变换，包含了晶体结构的全部信息。

用少量固体粉末或小块样品便可得到其X射线衍射图。

XRD （X射线衍射）是目前研究晶体结构（如原子或离子及其基团的种类和位置分布，晶胞形状和大小等）最有力的方法。

XRD特别适用于晶态物质的物相分析。

晶态物质组成元素或基团如不相同或其结构有差异，它们的衍射谱图在衍射峰数H、角度位置、相对强度次序以至衍射峰的形状上就显现出差异。

因此，通过样品的X射线衍射图与己知的晶态物质的X射线衍射漕图的对比分析便可以完成样品物相组成和结构的定性鉴定；通过对样品衍射强度数据的分析计算，可以完成样品物相组成的定量分析；XRD还可以测定材料中晶粒的大小或其排布取向（材料的织构）...等等，应用面十分普遍、广泛。

目前XRD主要适用于无机物，对于有机物应用较少。

关于XRD的应用，在［技术资料］栏目下有介绍更详细的文章，不妨再深入看看。

如何山XRD图谱确定所做的样品是准晶结构？XRD图谱中非晶准晶和晶体的结构怎么严格区分？三者并无严格明晰的分界。

在衍射仪获得的XRD图谱上,如果样品是较好的“晶态”物质，图谱的特征是有若干或许多个一般是彼此独立的很窄的”尖峰”（其半高度处的20宽度在0.1。

~0.2。

左右，这一宽度可以视为山实验条件决定的晶体衍射峰的”最小宽度如果这些“峰”明显地变宽.则可以判定样品中的晶体的颗粒尺寸将小于300nm, 可以称之为”微晶“。

XRD晶体结构分析XRD（X射线衍射）是一种广泛应用于材料科学领域的仪器，可以用来研究晶体结构。

晶体结构分析是一个关键的研究领域，它对于理解和解释材料的性质和行为至关重要。

晶体结构分析可以通过多种技术来实现，其中X射线衍射是目前最常用的一种技术。

X射线衍射是通过让材料中的晶体结构与入射的X射线相互作用而产生的一种现象。

当入射的X射线与晶体中的原子相干地散射时，会形成一种特殊的衍射图样。

通过分析这个衍射图样，可以确定晶格的结构以及其中的原子排列方式。

在XRD实验中，首先需要选择合适的单晶样品，通常是由单晶培养技术制备得到的。

然后，通过将单晶样品放置在一束X射线下，可以得到一幅衍射图样。

这个衍射图样是由入射的X射线与晶体中的原子相互作用而形成的，其中包含了晶格的信息。

通过对衍射图样的分析，可以得到关于晶格的结构参数。

一种常见的分析方法是使用布拉格方程，即nλ = 2dsinθ，其中n是衍射阶次，λ是入射X射线的波长，d是晶面间距，θ是衍射角。

通过测量不同的衍射角和计算对应的d值，可以确定晶格的结构参数。

除了单晶样品，X射线衍射还可以用于分析多晶样品。

对于多晶样品，由于存在许多晶粒和晶界的存在，其衍射图样会比较复杂。

为了得到可解释的衍射图样，通常需要进行标准化处理。

一种常见的方法是通过Powder XRD进行分析，即在衍射图样中包含了所有晶粒的信息。

XRD可以用于确定许多材料的晶体结构，包括金属、陶瓷、半导体等。

在材料科学领域，晶体结构分析对于理解材料的物理和化学性质至关重要。

通过了解材料的晶体结构，可以预测其电学、磁学、光学等性质，并为设计新的功能材料提供指导。

总之，XRD是一种广泛应用于材料科学领域的晶体结构分析技术。

通过对材料中的晶体结构进行分析，可以得到关于晶体结构的信息，这对于理解和解释材料的性质和行为具有重要意义。

XRD可以用于分析单晶和多晶样品，并可以用于研究各种材料的结构。

XRD及其晶体结构的相关知识X射线荧光衍射：利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。

按激发、色散和探测方法的不同，分为X射线光谱法(波长色散)和X射线能谱法(能量色散)。

当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。

较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对不同元素是特征的。

根据色散方式不同，X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。

X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。

激发单元的作用是产生初级X射线。

它由高压发生器和X光管组成。

后者功率较大，用水和油同时冷却。

色散单元的作用是分出想要波长的X射线。

它由样品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。

通过测角器以1∶2速度转动分析晶体和探测器，可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的定性分析。

探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能，常用的有盖格计数管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。

记录单元由放大器、脉冲幅度分析器、显示部分组成。

通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机，进行联机处理而得到被测元素的含量。

X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。

X射线激发源可用X射线发生器，也可用放射性同位素。

能量色散用脉冲幅度分析器。

探测器和记录等与X射线荧光光谱仪相同。

X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。

前者分辨率高，对轻、重元素测定的适应性广。

对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。

后者的X射线探测的几何效率可提高2~3数量级，灵敏度高。

可以对能量范围很宽的X 射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。