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能量色散X熒光光譜儀(Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer,簡稱ED-XRF)是一種用于材料分析的儀器,它通過測量樣品吸收入射X射線后產(chǎn)生的熒光輻射來確定樣品中各種元素的含量。其原理涉及X射線的產(chǎn)生、樣品的激發(fā)和熒光輻射的檢測。以下是ED-XRF的工作原理的基本步驟:
1. X射線產(chǎn)生:ED-XRF儀器通過使用X射線管產(chǎn)生X射線。在X射線管中,電子被加速并撞擊靶材料,通常是鎢(W)或鉭(Ta)。這些碰撞會導(dǎo)致靶材料的電子從內(nèi)層軌道躍遷到外層軌道,釋放出能量,并以X射線的形式輻射出去。
2. 樣品激發(fā):產(chǎn)生的X射線束通過樣品,X射線與樣品中的原子相互作用。當(dāng)X射線束進入樣品后,它會被樣品中的原子吸收,并使內(nèi)層電子躍遷到激發(fā)態(tài)。這個過程中,原子吸收的X射線能量與原子核和電子的能級差有關(guān),因此各個元素能吸收能譜。
3. 熒光輻射:當(dāng)樣品中的內(nèi)層電子躍遷到激發(fā)態(tài)后,它們會迅速回到基態(tài),并釋放出X射線輻射,稱為熒光輻射。熒光輻射的能量與原子核和電子的能級差有關(guān),因此每個元素都會產(chǎn)生特定能量的熒光輻射線。這些熒光輻射線的能量可以用來識別元素。
4. 能譜檢測:ED-XRF儀器使用能量色散檢測器來測量熒光輻射的能量。這種檢測器可以分辨不同能量的X射線,并將其轉(zhuǎn)化為電信號。由于不同元素產(chǎn)生的熒光輻射具有不同的能量,因此檢測器可以記錄不同能量的峰值,每個峰值對應(yīng)于一個元素。
5. 數(shù)據(jù)分析:通過分析檢測到的熒光輻射峰值的能量和強度,可以確定樣品中不同元素的含量。通常,使用已知元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品來校準(zhǔn)儀器,以便將熒光輻射的能量與元素濃度關(guān)聯(lián)起來。
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