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元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷,同時發(fā)射出具有一定特殊性波長的X射線,根據(jù)莫斯萊定律,熒光X射線的波長λ與元素的原子序數(shù)Z有關(guān),其數(shù)學關(guān)系如下:

λ=K(Z− s) −2

式中K和S是常數(shù)。

而根據(jù)量子理論,X射線可以看成由一種量子或光子組成的粒子流,每個光具有的能量為:

E=hν=h C/λ

式中,E為X射線光子的能量,單位為keV;h為普朗克常數(shù);ν為光波的頻率;C為光速。

因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,就可以知道元素的種類,這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系,據(jù)此,可以進行元素定量分析。

近年來,X熒光光譜分析在各行業(yè)應(yīng)用范圍不斷拓展,已成為一種廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、有色、建材、商檢、環(huán)保、衛(wèi)生等各個領(lǐng)域,特別是在RoHS檢測領(lǐng)域應(yīng)用得最多也最廣泛。

大多數(shù)分析元素均可用其進行分析,可分析固體、粉末、熔珠、液體等樣品,分析范圍為Be到U。并且具有分析速度快、測量范圍寬、干擾小的特點。

a、分析速度快。測定用時與測定精密度有關(guān),但一般都很短,10~300秒就可以測完樣品中的全部待測元素。

b、X射線熒光光譜跟樣品的化學結(jié)合狀態(tài)無關(guān),而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系。(氣體密封在容器內(nèi)也可分析)但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi),這種效應(yīng)更為顯著。波長變化用于化學位的測定 。

c、非破壞分析。在測定中不會引起化學狀態(tài)的改變,也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測量,結(jié)果重現(xiàn)性好。

d、X射線熒光分析是一種物理分析方法,所以對在化學性質(zhì)上屬同一族的元素也能進行分析。

e、分析精密度高。目前含量測定已經(jīng)達到ppm級別。

f、制樣簡單,固體、粉末、液體樣品等都可以進行分析。

缺點

a、定量分析需要標樣。

b、對輕元素的靈敏度要低一些。

c、容易受元素相互干擾和疊加峰影響。

以X熒光的波粒二象性中波長特征為原理的稱為波長色散型,以能量特征為原理的稱為能量色散型。