全面了解X射线荧光光谱仪的分类

样品受到初级X射线照射后，样品中各种元素的各个线系都可能被激发，得到的是混合荧光X射线。为了对各种元素进行定性分析及定量分析，就必须将混合荧光X射线按波长顺序或光子能量大小进行分离。根据分光原理可将X射线荧光光谱仪分为波长色散型和能量色散型两种；根据通道数目可将X射线荧光光谱仪分为单通道仪器、双通道仪器及多通道仪器。

1.波长色散型X射线荧光光谱仪　波长色散法是用分析晶体作为分光装置，按照波长顺次进行分离。

将样品发射的含有多种波长的荧光X射线经准直器准直后，以平行光束照射到一已知晶面间距d的分析晶体上，如图7-6所示。分析晶体为某些物质的单晶，如NaCl、LiF、石英、硬脂酸铅等。根据Bragg方程nλ=2dsinθ，在n一定时，一种波长只对应某一折角，为使各种波长的荧光X射线分别以不同的掠射角衍射，以达到彼此分光的目的，则必须转动分析晶体来改变掠射角。如果θ角从0°变成90°，则不同波长的荧光X射线将按波长从小到大依次发生衍射，其衍射方向应在与入射线成2θ角的方向上。在此方向上安装一个检测器，即在分析晶体转动的同时，也使检测器以2θ角同步跟踪转动，则所有荧光X射线的衍射线依次被检测，把检测器信号放大后送入记录系统，便可得到以衍射线强度为纵坐标、以2θ角为横坐标的X射线荧光光谱图。

图7-6　波长色散型X射线荧光光谱

2.能量色散型X射线荧光光谱仪　能量色散法是以脉冲高度分析器作为分光装置，按照光子能量的大小进行分离。能量色散型X射线荧光光谱仪不采用晶体分光系统，而是利用半导体检测器的高分辨率，并配以多道脉冲分析器，直接测量试样X射线荧光的能量，使仪器的结构小型化、轻便化。这是20世纪60年代末发展起来的一种新技术，其结构如图7-7所示。

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图7-7　能量色散X射线荧光光谱仪的结构原理

来自试样的X射线荧光依次被半导体检测器检测，得到一系列与光子能量成正比的脉冲，经放大器放大后送到多道脉冲幅度分析器（1000道以上）。按脉冲幅度的大小分别统计脉冲数，脉冲幅度可用光子的能量来标度，从而得到强度随光子能量分布的曲线，即能谱图。

与波长色散法相比，能量色散法的主要优点如下。

（1）由于无需分光系统，检测器的位置可靠近样品，检测器灵敏度可提高2～3个数量级。

（2）不存在高级衍射谱线的干扰。可以一次同时测定样品中几乎所有的元素，分析元素不受限制。

（3）仪器操作方便，分析速度快，适合现场分析。主要的不足之处是还不能使轻元素间相邻元素的Kα谱线完全分开，检测器必须在液氮低温下保存使用，连续光谱构成的背景较大。