第十五章
X射线光谱与电子能谱分析法一,X-射线荧光的产生
creation of X-ray fluorescence
二,X-射线荧光光谱仪
X-ray fluorescence spectrometer
三、应用
applications第二节
x-射线荧光分析
X-ray spectrometry and
electron spectroscopy
X-ray fluorescence spectrometry
14:01:21
一,X-射线荧光的产生
creation of X-ray fluorescence
特征 X射线荧光 --特征 X射线光谱碰撞 内层电子跃迁 ↑ H 空穴 外层电子跃迁 ↓ L
X射线荧光
X射线荧光? > 次级 X射线?
(能量小 ) (能量大 )
激发过程能量稍许损失；
依据发射的 X射线荧光?
，确定待测元素 —— 定性
X射线荧光强度 —— 定量
14:01:21
Auger 效应
Auger电子：次级光电子各元素的 Auger电子能量固定；（ 电子能谱分析法 的基础 ）
碰撞 内层电子跃迁 ↑ H 空穴 外层电子跃迁 ↓ L
原子内吸收另一电子激发
Auger效应 荧光辐射竞争几率电子能谱分析 自由电子
Z<11的元素；
重元素的外层空 穴；
重元素内层 空 穴 ；
K,L层 ；
14:01:21
Moseley 定律元素的荧光 X射线的波长 (? )随元素的原子序数 ( Z )
增加,有规律地向短波方向移动 。
)(1
2/1
SZK
K,S常数,随谱系 (L,K,M,N)而定 。
定性分析的数学基础；
测定试样的 X射线荧光光谱,确定各峰代表的元素 。
14:01:21
二,X射线荧光光谱仪
X-ray fluorescence spectrometer
波长色散型：晶体分光能量色散型：高分辨半导体探测器分光
1,波长色散型 X射线荧光光谱仪四部分,X光源；分光晶体；
检测器；记录显示；
按 Bragg方程进行色散；
测量第一级光谱 n=1；
检测器角度 2?；
分光晶体与检测器同步转动进行扫描。
14:01:21
晶体分光型 X射线荧光光谱仪扫描图分光晶体与检测器同步转动进行扫描。
14:01:21
（ 1） X射线管 (光源 )
分析重元素：钨靶分析轻元素：铬靶靶材的原子序数越大，
X光管压越高，连续谱强度越大。
14:01:21
（ 2） 晶体分光器晶体色散作用；?=2dsin?
平面晶体分光器弯面晶体分光器
14:01:21
（ 3） 检测器正比计数器 (充气型 )：
工作气 Ar； 抑制气 甲烷利用 X射线使气体电离的作用，辐射能转化电能；
脉冲信号闪烁计数器：
瞬间发光 — 光电倍增管；
半导体计数器：下图
14:01:21
（ 4） 记录显示记录显示：放大器,脉冲高度分析器,显示；
三种检测器给出脉冲信号；
脉冲高度分析器：分离次级衍射线,杂质线,散射线
14:01:21
2,能量色散型 X射线荧光光谱仪采用半导体检测器；多道脉冲分析器 (1000多道 )；
直接测量试样产生的 X射线能量；
无分光系统，仪器紧凑，灵敏度高出 2～ 3个数量级；
无高次衍射干扰；
同时测定多种元素；
适合现场快速分析；
检测器在低温 (液氮 )
下保存使用,连续光谱构成的背景较大；
14:01:21
能量色散型 X射线荧光光谱图
14:01:21
能量色散型 X射线荧光光谱图
14:01:21
三、应用
applications
1.定性分析波长与元素序数间的关系；特征谱线；
查表：谱线 — 2?表；
例：以 LiF(200)作为分光晶体，在 2?=44,59处有一强峰
,谱线 — 2?表显示为,Ir(K?),故试样中含 Ir；
（ 1） 每种元素具有一系列波长、强度比确定的谱线；
Mo(Z42)的 K系谱线 K?1,K?2,K?1,K?2,K?3
强度比 100,50,14,5,7
（ 2） 不同元素的同名谱线，其波长随原子序数增加而减小
Fe(Z=26) Cu(Z=29) Ag(Z=49)
K?1,1.936 1.540 0.559 埃（ A）
14:01:21
2.定量分析谱线 强度与含量成正比；
（ 1）标准曲线法
（ 2）增量法
（ 3）内标法
3.应用可测原子序数 5~92的元素，可多元素同时测定；
特点：
(1) 特征性强，内层电子跃迁，谱线简单
(2) 无损分析方法，各种形状试样，薄层分析
(3) 线性范围广，微量 — 常量缺点,灵敏度低 (>0.0X%)；
14:01:21
内容选择：
第一节 X射线与 X射线光谱分析
X-ray and X-ray spectrometry
第二节 X 射线荧光分析
X-ray fluorescence spectrometry
第三节 X 射线衍射分析
X-ray diffraction analysis
第四节 X 射线光电子能谱
X-ray electron spectroscopy
结束
X射线光谱与电子能谱分析法一,X-射线荧光的产生
creation of X-ray fluorescence
二,X-射线荧光光谱仪
X-ray fluorescence spectrometer
三、应用
applications第二节
x-射线荧光分析
X-ray spectrometry and
electron spectroscopy
X-ray fluorescence spectrometry
14:01:21
一,X-射线荧光的产生
creation of X-ray fluorescence
特征 X射线荧光 --特征 X射线光谱碰撞 内层电子跃迁 ↑ H 空穴 外层电子跃迁 ↓ L
X射线荧光
X射线荧光? > 次级 X射线?
(能量小 ) (能量大 )
激发过程能量稍许损失；
依据发射的 X射线荧光?
，确定待测元素 —— 定性
X射线荧光强度 —— 定量
14:01:21
Auger 效应
Auger电子：次级光电子各元素的 Auger电子能量固定；（ 电子能谱分析法 的基础 ）
碰撞 内层电子跃迁 ↑ H 空穴 外层电子跃迁 ↓ L
原子内吸收另一电子激发
Auger效应 荧光辐射竞争几率电子能谱分析 自由电子
Z<11的元素；
重元素的外层空 穴；
重元素内层 空 穴 ；
K,L层 ；
14:01:21
Moseley 定律元素的荧光 X射线的波长 (? )随元素的原子序数 ( Z )
增加,有规律地向短波方向移动 。
)(1
2/1
SZK
K,S常数,随谱系 (L,K,M,N)而定 。
定性分析的数学基础；
测定试样的 X射线荧光光谱,确定各峰代表的元素 。
14:01:21
二,X射线荧光光谱仪
X-ray fluorescence spectrometer
波长色散型：晶体分光能量色散型：高分辨半导体探测器分光
1,波长色散型 X射线荧光光谱仪四部分,X光源；分光晶体；
检测器；记录显示；
按 Bragg方程进行色散；
测量第一级光谱 n=1；
检测器角度 2?；
分光晶体与检测器同步转动进行扫描。
14:01:21
晶体分光型 X射线荧光光谱仪扫描图分光晶体与检测器同步转动进行扫描。
14:01:21
（ 1） X射线管 (光源 )
分析重元素：钨靶分析轻元素：铬靶靶材的原子序数越大，
X光管压越高，连续谱强度越大。
14:01:21
（ 2） 晶体分光器晶体色散作用；?=2dsin?
平面晶体分光器弯面晶体分光器
14:01:21
（ 3） 检测器正比计数器 (充气型 )：
工作气 Ar； 抑制气 甲烷利用 X射线使气体电离的作用，辐射能转化电能；
脉冲信号闪烁计数器：
瞬间发光 — 光电倍增管；
半导体计数器：下图
14:01:21
（ 4） 记录显示记录显示：放大器,脉冲高度分析器,显示；
三种检测器给出脉冲信号；
脉冲高度分析器：分离次级衍射线,杂质线,散射线
14:01:21
2,能量色散型 X射线荧光光谱仪采用半导体检测器；多道脉冲分析器 (1000多道 )；
直接测量试样产生的 X射线能量；
无分光系统，仪器紧凑，灵敏度高出 2～ 3个数量级；
无高次衍射干扰；
同时测定多种元素；
适合现场快速分析；
检测器在低温 (液氮 )
下保存使用,连续光谱构成的背景较大；
14:01:21
能量色散型 X射线荧光光谱图
14:01:21
能量色散型 X射线荧光光谱图
14:01:21
三、应用
applications
1.定性分析波长与元素序数间的关系；特征谱线；
查表：谱线 — 2?表；
例：以 LiF(200)作为分光晶体，在 2?=44,59处有一强峰
,谱线 — 2?表显示为,Ir(K?),故试样中含 Ir；
（ 1） 每种元素具有一系列波长、强度比确定的谱线；
Mo(Z42)的 K系谱线 K?1,K?2,K?1,K?2,K?3
强度比 100,50,14,5,7
（ 2） 不同元素的同名谱线，其波长随原子序数增加而减小
Fe(Z=26) Cu(Z=29) Ag(Z=49)
K?1,1.936 1.540 0.559 埃（ A）
14:01:21
2.定量分析谱线 强度与含量成正比；
（ 1）标准曲线法
（ 2）增量法
（ 3）内标法
3.应用可测原子序数 5~92的元素，可多元素同时测定；
特点：
(1) 特征性强，内层电子跃迁，谱线简单
(2) 无损分析方法，各种形状试样，薄层分析
(3) 线性范围广，微量 — 常量缺点,灵敏度低 (>0.0X%)；
14:01:21
内容选择：
第一节 X射线与 X射线光谱分析
X-ray and X-ray spectrometry
第二节 X 射线荧光分析
X-ray fluorescence spectrometry
第三节 X 射线衍射分析
X-ray diffraction analysis
第四节 X 射线光电子能谱
X-ray electron spectroscopy
结束
