有關(guān)XRF的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)和問(wèn)答(1)
X射線
X射線(X ray)是電磁波譜中的某特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波,由德國(guó)物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn),故又稱(chēng)倫琴射線。其特性通常用能量(keV)或波長(zhǎng)(nm)描述。
X射線是原子內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的沖擊下產(chǎn)生躍遷而發(fā)射的光輻射,其波長(zhǎng)很短約介于0.001~25 nm之間。由于X射線屬于電磁波,所以能產(chǎn)生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現(xiàn)象。X射線光譜法常用波長(zhǎng)在0.01—22.8nm(LiKα)。
韌致輻射
軔致輻射(Brehmstrahlung Radiation)或稱(chēng)連續(xù)輻射(Continuum Radiation),是由于電子撞擊在X射線管的陽(yáng)極上被減速而在光譜中出現(xiàn)的噪聲。由于來(lái)自樣品到探測(cè)器的X射線的后向散射而產(chǎn)生的非常寬的峰,可能出現(xiàn)在所有XRF光譜中。峰值處的能量為X射線管所加電壓的2/3。在較低密度樣品散射的XRF譜中更突出,因?yàn)楦嗟?/span>X射線源光子回到探測(cè)器。
X射線熒光XRF
X射線熒光(X ray fluorescence)是X射線照射在物質(zhì)上而產(chǎn)生的次級(jí)X射線。所以X射線熒光仍是X射線。
特征X射線
高能量粒子與原子碰撞,將內(nèi)層電子逐出,產(chǎn)生空穴, 此空穴由外層電子填補(bǔ),同時(shí)釋放出能量,輻射x射線,其波長(zhǎng)只與原子處于不同能級(jí)時(shí)發(fā)生電子躍遷的能級(jí)差有關(guān),而原子的能級(jí)是由原子結(jié)構(gòu)決定的,因此,我們稱(chēng)之為特征X射線(characteristic X ray )。
特征X射線光譜依據(jù)躍遷到不同的內(nèi)層軌道K層、L層、M層分別稱(chēng)為K系、L系、M系特征X射線。特征X射線光譜中,特征線光子的能量等于躍遷的始態(tài)與終態(tài)能級(jí)間的能量差。
莫斯萊定律
莫斯萊(Moseley)確立了不同元素的特征X射線波長(zhǎng)λ與原子序數(shù)Z之間的關(guān)系,這就是莫斯萊定律:
λ=K(Z? S) ?2
式中K和S是常數(shù)。
特征X射線能量E與原子序數(shù)Z之間的關(guān)系為:
俄歇效應(yīng):伴線
由原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的特征X射線光子在離開(kāi)原子前被吸收并釋放電子的過(guò)程稱(chēng)為俄歇電子發(fā)射或俄歇效應(yīng)(Auger effect)。俄歇效應(yīng)釋放能量一定的電子叫做俄歇電子,在譜圖上形成的圖形稱(chēng)為伴線或衛(wèi)星線。在X射線光譜學(xué)中屬于非圖標(biāo)線。
俄歇電子發(fā)射和熒光發(fā)射是兩種競(jìng)爭(zhēng)性效應(yīng)。元素越輕,越容易產(chǎn)生俄歇效應(yīng)。這就是輕元素?zé)晒猱a(chǎn)額低的主要原因。
熒光效應(yīng):熒光產(chǎn)額
當(dāng)原子內(nèi)層發(fā)生電離產(chǎn)生空位時(shí),較高能級(jí)的電子填補(bǔ)低層空位,并以光子形式釋放躍遷能量,這一過(guò)程稱(chēng)為熒光發(fā)射過(guò)程或熒光效應(yīng)。所產(chǎn)生的X 射線稱(chēng)為熒光X射線。
原子內(nèi)層產(chǎn)生熒光發(fā)射的概率稱(chēng)為熒光產(chǎn)額ω。它取決于發(fā)射的光子數(shù)與原子內(nèi)層空位數(shù)的比值。
X射線與物質(zhì)的相互作用
具有穿透作用,電離作用,熒光作用,熱作用和干涉、衍射、反射、折射作用。
一束X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí),就能量轉(zhuǎn)換而言,它的能量分為三部分:散射(改變前進(jìn)方向:相干散射、非相干散射),吸收(產(chǎn)生光電效應(yīng):熒光X射線、俄歇電子)和熱效應(yīng)。
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