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上海熒光分析X射線管的X射線熒光原理

2024-08-19 16:01:38

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組成的信息,通過對上述X射線熒光的分析確定被測樣品中各組份含量的儀器就是X射線熒光分析儀。

從原子物理學的知識我們知道,對每一種化學元素的原子來說,都有其特定的能級結(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,我們說原子被激發(fā)了,處于激發(fā)態(tài),這時,其他的外層電子便會填補這一空位,也就是所謂躍遷,同時以發(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接收電子的陽極(靶)。由燈絲電流加熱鎢絲,產(chǎn)生的電子云在陽極和燈絲間所加電位差的作用下,沿聚焦管被加速飛向陽極靶,所獲X射線的很大一部分穿過窗口射出。陰極套用于吸收無用的散射電子并擋住從燈絲發(fā)出的鎢擴散。

當能量高于原子內(nèi)層電子結(jié)合能的X射線與原子發(fā)生碰撞時,驅(qū)逐一個內(nèi)層電子而出現(xiàn)一個空穴,使整個原子體系處于不穩(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)。這個過程稱為馳豫過程。

馳豫過程既可以是非輻射躍遷,也可以是輻射躍遷。安檢X射線管當較外層的電子躍遷到空穴時,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次級光電子,此稱為俄歇效應,亦稱次級光電效應效應,所逐出的次級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關。

當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,其能量等于兩能級之間的能量差。因此,X射線熒光的能量或波長是特征性的,與元素有一一對應的關系。

由于每一種元素的原子能級結(jié)構(gòu)都是特定的,它被激發(fā)后躍遷時放出的X射線的能量也是特定的,稱之為特征X射線。

通過測定特征X射線的能量,便可以確定相應元素的存在,而特征X射線的強弱則代表該元素的含量。量子力學知識告訴我們,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的能量和看作電磁波時的波長有著一一對應關系。

顯然,無論是測定能量,還是波長,都可以實現(xiàn)對相應元素的分析,其效果是一樣的。 


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