什么是X射线分析仪？

 

什么是X射线分析仪？

X射线分析仪是一种根据物体受到X射线照射时的荧光X射线光谱来分析元素含量的装置。

X射线分析仪用于材料的定性和定量分析，由于可以在不破坏样品的情况下在短时间内进行检查，因此被用作分析材料成分的方法。

X射线分析仪可以测量固体和液体，作为定性分析方法相对灵敏，使其成为高度可靠的检测设备。

X射线分析仪的应用

X射线分析仪可以以非破坏性的方式对固体或液体样品进行定性和定量分析。特别用于调查合金材料和土壤中有害金属的存在和含量。

例如，X 射线分析在研究成分未知的材料（例如岩石和陨石）的成分时非常有效。最近，出于环境和安全原因，人们一直在推动印刷线路无卤素，为了确保这一点，使用 X 射线分析仪对印刷线路进行分析。也可用于危险化学物质的定性和定量测定，以及RoHS指令规定物质的测试。此外，现在出现了易于携带的便携式设备，其用途正在扩大。

X射线分析仪原理

图 1. (a) 荧光 X 射线的产生 (b) X 射线分析仪的结构

X射线分析仪用X射线照射物体并测量所发射的荧光X射线的波长（或能量）和强度。

当物质受到X射线照射时，其原子吸收能量，被激发，并发射荧光X射线。由于每种元素的荧光 X 射线的波长（或能量）都是唯一的，因此还可以根据检测到的荧光 X 射线光谱的波长来识别物质的类型，并根据其强度对其进行量化。

X 射线分析仪由产生 X 射线的 X 射线源、容纳样品的样品室以及对产生的荧光 X 射线进行光谱检测的检测单元组成。

X射线源通过用通过施加高电压产生的电子束照射诸如钨之类的目标来产生X射线。产生的 X 射线照射到样品的顶面或底面。此时，您可以选择样品室中的气氛，例如空气、氮气或真空。

此外，如果使用带有样品观察模式的X射线分析仪，您可以在观察样品的同时选择照射位置。检测器检测来自样品发射的元素的荧光 X 射线并进行定性分析。在定量分析中，测量荧光X射线的强度，并使用校准曲线和基本参数法（FP法）来确定含量。

X射线分析仪有两种类型的光谱和检测方法：波长色散和能量色散。

1.能量色散X射线荧光光谱仪

图 2. 使用能量色散 X 射线分析仪进行测量的图像

能量色散 X 射线荧光光谱仪（缩写：ED-XRF 或 EDX、EDS）是一种测量荧光 X 射线强度与其能量的关系的方法。

具体而言，入射到检测器的荧光X射线被检测器内部的半导体转换成脉冲电流并放大，然后根据单个脉冲的电流值测量波高。由于入射X射线的能量与电流值成正比，因此可以获得荧光X射线强度与能量的关系图。

2.波长色散X射线荧光分析仪

图3 波长色散X射线分析仪测量图像

波长色散X射线荧光光谱仪（缩写：WD-XRF，或WDX，WDS）是一种测量不同波长荧光X射线强度的方法。

在波长色散型中，从样品产生的荧光X射线被分光晶体分离并由检测器测量。根据布拉格衍射条件，入射到光谱晶体上的荧光 X 射线会在特定方向上强烈散射。

布拉格衍射条件是当波长为λ的光入射到晶格间距为d的材料上时，在满足2dsinθ=nλ（θ：布拉格角n：整数）的衍射角2θ方向上发生强烈散射的定律。也就是说，由于分光晶体的面间距d是固定的，即使有各种波长的X射线入射，当探测器位于衍射角2θ方向时，也只有一种波长的X射线会入射。被马苏发现。通过旋转检测单元并以广角测量荧光 X 射线，可以获得荧光 X 射线强度与波长的关系图。

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