X射线荧光分析仪基本原理和公式
X射线荧光分析仪基本原理和公式:
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,驱赶一个内层电子而呈现一个空穴,使整个原子系统处于不稳定的激发态,激发态原子寿数约为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。驰豫过程既能够是非辐射跃迁,也能够是辐射跃迁。当较外层的电子跃迁到空穴时,所开释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开释的能量不在原子内被吸收,而是以辐射方式放出,便发生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联系。
K层电子被逐出后,其空穴能够被外层中任一电子所填充,从而可发生一系列的谱线,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层电子被逐出能够发生L系辐射(见图10.2)。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,此刻就有能量ΔE开释出来,且ΔE=EK-EL,这个能量是以X射线方式开释,发生的便是Kα射线,同样还能够发生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,其数学联系如下:
λ=K(Z-s)-2
这便是莫斯莱定律,式中K和S是常数,因此,只要测出荧光X射线的波长,就能够知道元素的种类,这便是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的联系,据此,能够进行元素定量分析。
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