熒光,顧名思義就是在光的照射下發(fā)出的光。X射線熒光就是被分析樣品在X射線照射下發(fā)出的X射線,熒光分析X射線管它包含了被分析樣品化學(xué)組成的信息,通過(guò)對(duì)上述X射線熒光的分析確定被測(cè)樣品中各組份含量的儀器就是X射線熒光分析儀。
從原子物理學(xué)的知識(shí)我們知道,對(duì)每一種化學(xué)元素的原子來(lái)說(shuō),都有其特定的能級(jí)結(jié)構(gòu),其核外電子都以各自的能量在各自的固定軌道上運(yùn)行,內(nèi)層電子在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛,成為自由電子,我們說(shuō)原子被激發(fā)了,處于激發(fā)態(tài),這時(shí),其他的外層電子便會(huì)填補(bǔ)這一空位,也就是所謂躍遷,同時(shí)以發(fā)出X射線的形式放出能量。
X射線管是一種高壓真空二極管,它包括發(fā)射電子的陰極和一個(gè)接收電子的陽(yáng)極(靶)。由燈絲電流加熱鎢絲,產(chǎn)生的電子云在陽(yáng)極和燈絲間所加電位差的作用下,沿聚焦管被加速飛向陽(yáng)極靶,所獲X射線的很大一部分穿過(guò)窗口射出。陰極套用于吸收無(wú)用的散射電子并擋住從燈絲發(fā)出的鎢擴(kuò)散。
當(dāng)能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的X射線與原子發(fā)生碰撞時(shí),驅(qū)逐一個(gè)內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個(gè)空穴,使整個(gè)原子體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)原子壽命約為10-12-10-14s,然后自發(fā)地由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程稱為馳豫過(guò)程。
馳豫過(guò)程既可以是非輻射躍遷,也可以是輻射躍遷。安檢X射線管當(dāng)較外層的電子躍遷到空穴時(shí),所釋放的能量隨即在原子內(nèi)部被吸收而逐出較外層的另一個(gè)次級(jí)光電子,此稱為俄歇效應(yīng),亦稱次級(jí)光電效應(yīng)效應(yīng),所逐出的次級(jí)光電子稱為俄歇電子。它的能量是特征的,與入射輻射的能量無(wú)關(guān)。
當(dāng)較外層的電子躍入內(nèi)層空穴所釋放的能量不在原子內(nèi)被吸收,而是以輻射形式放出,便產(chǎn)生X射線熒光,其能量等于兩能級(jí)之間的能量差。因此,X射線熒光的能量或波長(zhǎng)是特征性的,與元素有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
由于每一種元素的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)都是特定的,它被激發(fā)后躍遷時(shí)放出的X射線的能量也是特定的,稱之為特征X射線。
通過(guò)測(cè)定特征X射線的能量,便可以確定相應(yīng)元素的存在,而特征X射線的強(qiáng)弱則代表該元素的含量。量子力學(xué)知識(shí)告訴我們,X 射線具有波粒二象性,既可以看作粒子,也可以看作電磁波??醋髁W訒r(shí)的能量和看作電磁波時(shí)的波長(zhǎng)有著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
顯然,無(wú)論是測(cè)定能量,還是波長(zhǎng),都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)元素的分析,其效果是一樣的。
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