有關XRF的常見術語和問答1

X射線

X射線(X ray)是電磁波譜中的某特定波長范圍內的電磁波,由德國物理學家W.K.倫琴于1895年發現,故又稱倫琴射線。其特性通常用能量(keV)或波長(nm)描述。

X射線是原子內層電子在高速運動電子的沖擊下產生躍遷而發射的光輻射,其波長很短約介于0.001~25 nm之間。由于X射線屬于電磁波,所以能產生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現象。X射線光譜法常用波長在0.01—22.8nmLiKα)。

韌致輻射

軔致輻射(Brehmstrahlung Radiation)或稱連續輻射(Continuum Radiation),是由于電子撞擊在X射線管的陽極上被減速而在光譜中出現的噪聲。由于來自樣品到探測器的X射線的后向散射而產生的非常寬的峰,可能出現在所有XRF光譜中。峰值處的能量為X射線管所加電壓的2/3。在較低密度樣品散射的XRF譜中更突出,因為更多的X射線源光子回到探測器。

X射線熒光XRF

X射線熒光(X ray fluorescence)是X射線照射在物質上而產生的次級X射線。所以X射線熒光仍是X射線。

特征X射線

高能量粒子與原子碰撞,將內層電子逐出,產生空穴, 此空穴由外層電子填補,同時釋放出能量,輻射x射線,其波長只與原子處于不同能級時發生電子躍遷的能級差有關,而原子的能級是由原子結構決定的,因此,我們稱之為特征X射線(characteristic X ray )。

特征X射線光譜依據躍遷到不同的內層軌道K層、L層、M層分別稱為K系、L系、M系特征X射線。特征X射線光譜中,特征線光子的能量等于躍遷的始態與終態能級間的能量差。

莫斯萊定律

莫斯萊(Moseley)確立了不同元素的特征X射線波長λ與原子序數Z之間的關系,這就是莫斯萊定律:

λ=K(Z? S) ?2

式中KS是常數。

特征X射線能量E與原子序數Z之間的關系為:

俄歇效應:伴線

由原子內層電子躍遷產生的特征X射線光子在離開原子前被吸收并釋放電子的過程稱為俄歇電子發射或俄歇效應(Auger effect)。俄歇效應釋放能量一定的電子叫做俄歇電子,在譜圖上形成的圖形稱為伴線或衛星線。在X射線光譜學中屬于非圖標線。

俄歇電子發射和熒光發射是兩種競爭性效應。元素越輕,越容易產生俄歇效應。這就是輕元素熒光產額低的主要原因。

熒光效應:熒光產額

當原子內層發生電離產生空位時,較高能級的電子填補低層空位,并以光子形式釋放躍遷能量,這一過程稱為熒光發射過程或熒光效應。所產生的X 射線稱為熒光X射線。

原子內層產生熒光發射的概率稱為熒光產額ω。它取決于發射的光子數與原子內層空位數的比值。

X射線與物質的相互作用

具有穿透作用,電離作用,熒光作用,熱作用和干涉、衍射、反射、折射作用。

一束X射線通過物質時,就能量轉換而言,它的能量分為三部分:散射(改變前進方向:相干散射、非相干散射),吸收(產生光電效應:熒光X射線、俄歇電子)和熱效應。





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