什么是 X射线荧光光谱分析

当来自 X 射线管或放射源的初级 X 射线激发源撞击样品时，X 射线要么被原子吸收，要么通过材料散射。X 射线被原子吸收，将其所有能量转移到里面的电子的过程称为“光电效应”。在此过程中，如果初级 X 射线具有足够的能量，电子就会从内壳中弹出，从而产生空位。这些空位给原子带来了不稳定的条件。当原子恢复到稳定状态时，电子从外壳转移到内壳，在此过程中发出特征 X 射线，其能量是相应壳层的两个结合能之间的差值。因为每种元素都有一组独特的能级，每种元素都会以一组独特的能量产生 X 射线，从而可以非破坏性地测量样品的元素成分；测量通常使用固态探测器（常称为 Si-PIN、SDD 或 CdTe）完成。发射特征 X 射线的过程称为“X 射线荧光”或 XRF。使用 X 射线荧光的分析称为“X 射线荧光光谱法”。在大多数情况下，里面的 K 和 L参与 XRF 检测。一旦信号经过数字脉冲处理器处理，来自辐照样品的典型 X 射线光谱将显示不同强度的多个峰值。

采用SDD  X 射线探测器和数字脉冲处理器获取的光谱。

特征 X 射线被标记为 K、L、M 或 N，以表示它们源自的电子层。另一个名称 α (a)、β (b) 或 gamma (g) 是用来标记源自较高电子层电子跃迁的 X 射线。因此，Ka X 射线是由电子从 L 层到 K 层的跃迁产生的，Kb X 射线是由电子从 M 层到 K 层的跃迁产生的，等等。壳层有多个较高和较低结合能电子的轨道，进一步指定为 a1、a2 或 b1、b2 等，表示电子从这些轨道跃迁到同一较低壳层。

XRF 方法广泛用于测量材料的元素组成。由于该方法快速且对样品无损，因此是现场应用和工业生产材料控制的好方法。根据应用的不同，XRF 不仅可以使用 X 射线，还可以使用其他主要激发源（如 α 粒子、质子或高能电子束）来产生。

有时，当原子恢复到稳定状态时，它不会发射特征 X 射线，而是将激发能量直接转移到其中一个外层电子，导致其从原子中喷射出来。喷射出的电子称为“俄歇”电子。该过程是 XRF 的竞争过程。俄歇电子在低 Z 元素中比在高 Z 元素中更有可能出现

1) K 层中的电子通过外部初级激发 X 射线从原子中弹出，产生空位。

2) 来自 L 或 M 壳层的电子“跃迁”以填补空位。在此过程中，它会发出该元素独有的特征 X 射线，进而在 L 或 M 壳层中产生空位。

L线

3) 当初级激发 X 射线或先前事件在 L 壳层中产生空位时，来自 M 或 N 壳层的电子“跃迁”以占据空位。在此过程中，它会发出该元素独有的特征 X 射线，进而在 M 或 N 壳层中产生空位。

“俄歇”电子

来自内部原子的激发能转移到外部电子之一，导致其从原子中跃迁出来。