X射线荧光光谱分析基本原理VIP免费

X 射线荧光光谱分析 X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ 射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要的分析手段。 1.1 X射线荧光光谱分析的基本原理 当能量高于原子内层电子结合能的高能 X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，激发态原子寿命约为10-12-10-14s，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。这个过程称为驰豫过程。驰豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，此称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子。它的能量是特征的，与入射辐射的能量无关。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。图1-1给出了X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图。 K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫 Kα 射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫 Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生 L系辐射(见图1-2)。 如果入射的 X射线使某元素的 K层电子激发成光电子后 L层电子跃迁到 K层，此时就有能量Δ E释放出来，且 Δ E=EK-EL，这个能量是以 X射线形式释放，产生的就是 Kα 射线，同样还可以产生 Kβ 射线，L系射线等。莫斯莱(H.G.Moseley) 发现，荧光 X射线的波长 λ 与元素的原子序数 Z有关，其数学关系如下： λ =K(Z-s)-2 这就是莫斯莱定律，式中 K和 S是常数。 而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为： E=hν =hC/λ 式中，E为 X射线光子的能量，单位为 keV；h为普朗克常数；ν 为光波的频率；C为光...