X射线荧光光谱仪工作原理
2.1 X射线荧光的物理原理
X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量（单位：千电子伏特，keV）和波长（单位nm）描述。
X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。其核外电子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子（如K层）在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，释放出来，电子的逐放会导致该电子壳层出现相应的电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子（如：L层）会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应的电子空位。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来，不同的元素所释放出来的二次X射线具有特定的能量特性。这一个过程就是我们所说的X射线荧光(XRF)。 2.2 X射线的波长
元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，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 式中K和S是常数。 2.3 X射线的能量
而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：
E=hν=h C/ λ
式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为 普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。
因此，只要测出荧光X射线的波长或者能量，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。将样品中有待分析的各种元素利用X射线轰击使其发射其特征谱线,经过狭缝准直,使其近似平行光照射到分光晶体上,对己知其面间距为d的分光晶体点阵面上的辐射加以衍射。依据布拉格定律,适用公式
nλ=Zdsinθ
对于晶体的每一种角位置,只可能有一种波长的辐射可被衍射,而这种辐射的强度则可用合适的计数器加以测量。分析样品时,鉴定所发射光谱中的特征谱线,就完成了定性分析;再将这些谱线的强度和某种适当标准的谱线强度进行对比,就完成了定量分析。
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