X射線熒光光譜法原理研究

X射線
    德國物理學家倫琴在研究稀薄氣體放電實驗時，采用了一種特殊裝置，此裝置發射電子，在陰極相對的位置裝置金屬陽極，在陰陽兩極之間加以高電壓，當容器充有稀薄氣體時，氣體中可觀察到放電現象，試驗中發現的這種未知射線，倫琴命名為X射線。對X射線定義為：電子在原子核附近加速或核外內層電子能級間發生躍遷時所發射的電磁輻射。
X射線熒光的基本原理
    元素是由原子組成的，每個原子的化學性質*相同，原子又由原子核和核外電子組成，核外電子是按照層狀規律分布的，由此構成原子的電子殼結構，電子殼層由內而外分為多個層，每個殼層多可容納2n2個電子，這就是泡利不相容原理，其中K層為能級低的殼層，其次是L層、M層等，能級的大小與該殼層電子結合能相等。在正常狀態下，高能級電子填滿低能級使原子處于穩定態，當收到X射線，高能粒子束照射時，由于高能粒子和光子于試樣原子發生碰撞，將原子內層電子逐出，并在其位置形成空穴，因此原子處于激發態，這種處于激發態的離子壽命極短，當外層電子躍遷到內層 空穴，多余的能量會以X射線的形式釋放出，并在外層產生新的空穴和新的X射線發射，從而產生一系列的特征X射線。
    X射線熒光是由原級X射線照射待測樣品時所產生的次級X射線，入射的X射線具有相對較大的能量，使其可以轟擊出位于元素原子內層中的電子。X射線熒光光譜的波長在0.01-10納米之間，能量在124KeV-0.124KeV之間。用于元素分析中的X射線熒光光譜波長的范圍在0.01-11納米之間，能量為0.111-0.124KeV。
    當X射線激發出試樣特征X射線時，其入射電磁輻射能量必須大于某一個值才能引起其內層電子激發態從而形成空穴并引起電子的躍遷，這個值是吸收限，相當于內層電子的功函數。如果入射電磁輻射的能量低于吸收限則在任何情況下都不能激發原子內層電子并產生特征X射線。
X射線的激發
    如果要得到某元素的特征X射線，需要對元素原子內層電子進行激發，使得內層電子獲得一定能量，能夠脫離原子核的束縛，從而在內層軌道形成電子空穴，當較高能級電子填補這一空穴時，才會發射一定能量的特征X射線，這個過程就是X射線的激發。