中国科学技术大学：理化科学实验课件（讲义）物质成分的光谱分析（XRF-2）X射线荧光光谱仪的类型和构造

第二节X射线荧光光谱仪的类型和构造6.2.1X射线荧光光谱仪的类型X射线荧光光谱仪有两种基本类型波长色散能量色散X光管型能量色散同步辐射加速器型色散型波长色散X射线荧平行束法单道扫描型光光谱仪聚焦法多道型非色散型

第二节 X射线荧光光谱仪的类型和构造 6.2.1 X射线荧光光谱仪的类型 X射线荧光光谱仪有两种基本类型： 波长色散 能量色散 X光管型 能量色散 同步辐射加速器型 波长色散 色散型 非色散型 X射线荧 光光谱仪 平行束法单道扫描型 聚焦法多道型 1

1，能量色散型X射线荧光光谱能量色散是根据特征X射线光子的能量来鉴别元素的。能量色散样品受激产生的X射线荧光，经荻缝被探测器检测，通过前置放大器、放大线路将信号放大，再经过多道分析器色散，输入计算机获得样品的X射线荧光光谱：然后由定量分析程序计算出样品中各元素的含量。2

2 1. 能量色散型X射线荧光光谱 能量色散是根据特征X射线光子的能量来鉴别元素的。 能量色散样品受激产生的X射线荧光，经狹缝 被探测器检测，通过前置放大器、放大线路将信号 放大，再经过多道分析器色散，输入计算机获得样 品的X射线荧光光谱；然后由定量分析程序计算出 样品中各元素的含量

High&LowMagnificationCCD CamerasSi(Li) DetectorEerroKavX-rayTube&fluorescentX-raysCapillaryemittedfromOpticsSpecimenXYZMotorizedStageDetectorSignalsAnalyzer

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·能量色散型X射线荧光光谱仪结构、原理及使用上都比较简单，仪器分辨率较差例如扫描电镜和透射电镜中用到的EDS，也可以认为是一种能量色散型X射线荧光光谱仪。能量色散型X射线荧光光谱仪原理较为简单，波长色散型射线荧光光谱仪较为复杂。本课程我们主要讲解波长色散型X射线荧光光谱仪，能量色散型X射线荧光光谱仪仅做简单讲解

• 能量色散型X射线荧光光谱仪结构、原理 及使用上都比较简单，仪器分辨率较差。 例如扫描电镜和透射电镜中用到的EDS， 也可以认为是一种能量色散型X射线荧光 光谱仪。能量色散型X射线荧光光谱仪原 理较为简单，波长色散型X射线荧光光谱 仪较为复杂。本课程我们主要讲解波长色 散型X射线荧光光谱仪，能量色散型X射 线荧光光谱仪仅做简单讲解。 4

2．波长色散型X射线荧光光谱仪其分析原理是根据当样品中元素的原子受到高能X射线照射时，发射出具有特征的X射线谱的波长和强度来分别鉴定元素种类及测定其含量，而与激发X射线的能量无关按二次X射线分光方法和光路道数分为：A平行束法（平面晶体）光谱衍射方法B聚焦法（曲面晶体）C单道型道数D多道型5

2. 波长色散型X射线荧光光谱仪 其分析原理是根据当样品中元素的原子受到高能X 射线照射时, 发射出具有特征的X射线谱的波长和强度 来分别鉴定元素种类及测定其含量，而与激发X射线的 能量无关。 按二次X射线分光方法和光路道数分为： 光谱衍射方法 A平行束法(平面晶体) B聚焦法(曲面晶体) 道数 C单道型 D多道型 5

波长色散型的仪器有两类：i，为平行束法单道扫描型X射线荧光光谱仪i.为聚焦型多道X射线荧光光谱仪1）平行束法：样品中发射出来的X射线通过狭缝成平行光束，经过平面分光晶体分离光谱。分光晶体和探测器在测角器上分别以θ和2θ的转速转动。这样每一条特征X射线的衍射角就被测出。图66给出了平行束法分光系统图

波长色散型的仪器有两类： ⅰ.为平行束法单道扫描型X射线荧光光谱仪 ⅱ.为聚焦型多道X射线荧光光谱仪。 1）平行束法： 样品中发射出来的X射线通过 狭缝成平行光束，经过平面分光晶体分离光谱。分 光晶体和探测器在测角器上分别以θ和 2θ的转速 转动。这样每一条特征X射线的衍射角就被测出。 图6—6给出了平行束法分光系统图。 6

绿样品缘Solar探测器e狭缝O缘辣XSolar光管分光晶体2822018281图66平行束法分光系统

图6—6 平行束法分光系统 7

2）聚焦法：在聚焦法中，从窄的第一狭缝出来的X射线，通过弯曲晶体分离光谱，被分离的X射线经过第二狭缝进入探测器。第一狭缝、分光晶体和第二狭缝（必须满足罗兰聚焦条件和布拉格衍射条件）安装在同一个罗兰聚焦圆上。这样可获得最大强度的X射线，并且分辨率高。图6一7给出了聚焦法分光系统图。8

2）聚焦法：在聚焦法中，从窄的第一狭缝出 来的X射线，通过弯曲晶体分离光谱，被分离的X射 线经过第二狭缝进入探测器。第一狭缝、分光晶体 和第二狭缝（必须满足罗兰聚焦条件和布拉格衍射 条件）安装在同一个罗兰聚焦圆上 。这样可获得最 大强度的X射线，并且分辨率高。图6一7给出了聚焦 法分光系统图。 8

聚焦园探测器X光管第二狭缝-2 0.20分光晶体第一狭缝桂品图6—7聚焦法分光系统

图6—7 聚焦法分光系统 9

可选串联充氙正比计数器提高中间段元素的探测能力准直器面罩样品流气探测器更初级滤光片适合轻元素闪烁探测器尖端头的X光管适合重元素可以更接近样品，寿命长达8年以上次级接收准直器分光晶体，标准的共5块轻元素采用弯晶初级准直器必要时可安装固定道，以进一步提高元素检出能力，尤其是轻元素波长色散型X射线荧光光谱仪结构图10

波长色散型X射线荧光光谱仪结构图 10