目录
- X射线构成X辐射，一种电磁辐射形式。
- 大部分x射线的波长为0.01 ~ 10纳米，频率为30 petahertz ~ 30 exahertz (3×1016 Hz ~ 3×1019 Hz)，能量为100 eV ~ 100 keV，是由高能电子减速产生的。
- X射线光谱学是利用x射线激发对材料进行表征的几种光谱技术的统称。
来源:科克大学学院
x射线光谱学原理
- XRF研究的方法涉及电子束和x射线与样品之间的相互作用。
- 当它们与辐射相互作用时，原子的行为是可能的。
- 当材料激发具有高能，短波长辐射（例如，X射线）时，它们可以被电离。
- 当来自原子内壳层的电子被光子的能量激发时，它就会移动到更高的能级。
- 当它返回到低能平时，通过激励预先获得的能量作为光子发射，其具有对元件的特征的波长（每个元素可能有几个特征波长）。
- 因此，在电子转换期间发射的原子X射线在适度原子序数的原子中的内壳状态。
- 这些X射线具有与原子序数相关的特征能量，因此每个元件具有特征X射线光谱，其可用于识别元件。
X射线光谱工作
- XRF光谱仪适用，因为如果样品被强烈的X射线束照射，称为入射光束，则一些能量散射，但是一些能量也以取决于其化学的方式吸收。
- 根据施用，也可以使用入射X射线束，尽管也可以使用W，Mo，Cr等。
- 当x射线击中样品时，样品会沿着当前原子类型的特征波长发射x射线。
- 如果样品中含有许多元素，使用波长色散光谱仪可以将复杂发射的x射线光谱分离成每种元素的特征波长。
- 用于测量发射辐射强度的各种类型的检测器。
- 通过这些探测器测量的能量的强度与样品中的元素的丰度成比例。
- 每个元素的准确值是由先前其他技术分析得出的标准。
x射线光谱学仪器
x射线光谱学的组成部分有:
- X射线产生设备（X射线管）
- 准直器
- 单色器
- 探测器
A. X射线产生设备（X射线管）
- x射线可以由x射线管产生。
- X射线管是使用高电压的真空管，以加速通过热阴极释放到高速释放的电子。
- 高速电子与金属靶，即阳极碰撞，产生x射线。
b .准直仪
- 准直器是一种使粒子束或波束变窄的装置。
- 狭窄的平均值使运动方向在特定方向上变得更加对准（即，准直或平行）。
- 准直是通过使用一系列间距紧密、平行的金属板或一束直径小于0.5的管来实现的。
C.单色器
- 单色晶体使非极化的x射线束部分极化。
- 单色仪的主要目的是分离和传输从输入端较宽波长范围中选择的光信号的一小部分。
单色器的类型
- 金属过滤器类型
- 衍射光栅类型
D. X射线探测器
最常用的探测器包括：
- 固态探测器
- 闪烁探测器
固态探测器
- 半导体中的电荷载波是电子和孔。
- 入射在半导体结时的辐射在通过它通过它时产生电子孔对。
- 电子和孔在电场的影响下扫除，并且适当的电子器件可以在脉冲中收集电荷。
闪烁探测器
闪烁探测器由一个闪烁器和一个器件组成，如PMT(光电倍增管)，它将光转换成电信号。
- 它由一个真空玻璃管组成，其中包含一个光电阴极(通常是10到12个被称为阳极的电极)和一个阳极。
- 由光电阴极发射的电子被吸引到第一Dynode，并加速到等于光电阴极和第一堤极之间的电位差的动力学能量。
- 当这些电子撞击第一个dynode时，每一个电子撞击dynode，大约会有5个电子从dynode喷射出来。
- 这些电子被第二个滴度吸引，依此类推，最终到达阳极。
- PMT的总扩增是每个Dynode的个体扩增的产物。
- 放大可以通过改变施加在PMT上的电压来调整。
x射线光谱学应用
x射线光谱法应用广泛，包括
- 火成岩、沉积和变质岩石学研究
- 土壤调查
- 采矿(例如，测量矿石品位)
- 水泥生产
- 陶瓷和玻璃制造
- 冶金（例如，质量控制）
- 环境研究（例如，在空气过滤器上分析颗粒物质）
- 石油工业(如原油和石油产品的硫含量)
- 地质环境研究现场分析（使用便携式，手持式XRF光谱仪）
X射线光谱的优点
- X射线光谱是确定化合物结构的优异方法。
- 当其他光谱方法不能揭示化合物的特性时，x射线光谱是用来确定结构的方法，其他参数如键长和键角也可以确定。
x射线光谱学的局限性
- 该技术要求化合物作为单晶的可用性。
- 大多数化学家发现这个过程非常繁琐，耗时而且需要熟练的手。
参考
- https://slideplayer.com/slide/5770713/
- http://instructor.physics.lsa.uch.edu/apps/x- ray_spectroscopy/x_ray_spectroscopy_v2.pdf.
- https://www.iucr.org/__data/assets/pdf_file/0013/733/chap16.pdf
- http://www.issp.ac.ru/ebooks/books/open/X-Ray_Spectroscopy.pdf
- https://en.wikipedia.org/wiki/x- ray_spectroscopy.
- https://www.britannica.com/science/X-ray-spectroscopy
- http://umich.edu/~jphroup/xas_course/harbin/lecture1.pdf.
- https://www.ixasportal.net/ixas/images/ixas_mat/Giuliana_Aquilante.pdf
- http://www.spectroscopyonline.com/x-ray-spectroscopy
- https://www.slideshare.net/nanatwum20/xrf-xray-fluorescence