物质成分的光谱分析X射线荧光光谱分析.ppt

产生的机理：连续光谱是由高能的带电粒子撞击金属靶面时受到靶原子核的库仑力作用，突然改变速度而产生的电磁辐射。由于在撞击时，有的带电粒子在一次碰撞中损失全部能量，有的带电粒子同靶发生多次碰撞逐步损失其能量，直到完全丧失为止，从而产生波长具有连续分布的电磁波。因此，它也称为轫致辐射、白色X射线或多色X射线。设高速运动的带电粒子(如电子)的能量为eV，如果与靶面一次碰撞后全部损失能量产生X射线，这种X射线光子具有的能量为最大，即波长最短，也就是连续光谱中的短波限（λ0）。01短波限波长跟靶物质的种类无关，仅取决于电子加速电压（V）的大小。短波限波长与加速电压V的关系如下：02e·V=hνmax=hC／λ0，∴λ0=hC／eV(6－3)03若V以伏特为单位，λ0以nm为单位，则：04λ0=（1.2398／V）(nm)(6－4)05一般来说，带电粒子并非碰撞一次就丧失全部能量，而是碰撞多次才逐步丧失能量，每碰撞一次，带电粒子仅释放部分能量；所以实际过程中产生的X射线光子能量比hνmax小，也就是波长要比λ0长。06短波限：连续光谱具有如下特征：a.连续光谱的总强度为I=AiZV2(6—5)式中A为比例常数，i为电子束的电流强度，Z为靶元素（阳极材料）的原子序数，V为电子的加速电压，I与它们成正比。b.短波限仅与加速电压有关，与电流和靶材无关。要得到高能量的X射线光子只有通过增加加速电压来实现。c.连续光谱的最大强度处的波长约在2／3短波限位置附近，与短波限一样仅与加速电压有关。图1电子束的电流强度、加速电压和靶原子序数对X射线连续谱的影响当增加电流i时，短波限λ0和最大强度处的波长λmax不变，但最大强度增大；1当加速电压V增加时，最大强度处的波长向短波方向移动，最大强度也增大；2在加速电压和电流不变的情况下，用大Z的靶材时，短波限和最大强度处的波长不变，最大强度增大。3d.连续光谱的强度分布经验公式为：式中k为常数。写成能量的形式：在X射线荧光光谱分折中连续光谱主要用作激发源，这是由于它的强度存在着连续分布的形式，因而对于周期表上所有元素的各个谱系的激发具有最普遍的适应性。(6－6)特征光谱(单色X射线)：特征光谱是若干具有一定波长而不连续的线状光谱，亦称标识光谱或单色X射线。它是当原子的内层电子出现空位而外层电子来填充时所发射出来的X射线。碰撞→跃迁↑(高)→空穴→跃迁↓(低)根据玻尔的理论，在原子中发生这样的电子跃迁的同时，将辐射出带有一定波长(或能量)的谱线来，这谱线就是该原子的特征X射线，称为二次X射线，或称为X射线荧光（XRF－X-RayFluorescence）；在X射线荧光光谱分析中，一般都用高能的X射线照射物质而产生的，用于照射物质的X射线称为初级X射线，也叫原级X射线或一次X射线。1特征X射线具有的特点：2a.由于各元素原子的能级差是不一样的，而同种元素的原子的能级差是一样的，对于同一元素的原子发射出来的X射线的波长或能量是固定的。所以从原子中发射出来的X射线就是某种元素的“指纹”。故称为特征光谱。3特征光谱分为K、L、M…等谱系。当原子内K层电子被打掉，外层电子跃迁到K层辐射出的X射线称为K系特征X射线；L层电子被打掉，外层电子跃迁到L层辐射出的X射线称为L系特征X射线；同样，M层电子被打掉，外层电子跃迁M层辐射出的X射线称为M系特征X射线；……。由于原子内层出现空位时，可以从不同的外层电子跃迁到内层，辐射X射线的波长(或能量)是不一样的，所以每一个谱系又由若干谱线所组成。例如K系中有Kα1、Kα2、Kβ1……等谱线。但是并不是所有的外层电子都可以跃迁到内层产生X射线，电子跃迁是遵守选择定则的。0102表6—1K系谱线谱线名称Kα1Kα2Kβ1Kβ3Kβ2电子跃迁能级LIII→KLII→KMIII→KMII→KNII及NIII→K相对强度1005020?5表6—2L系谱线谱线名称Lα1Lα2Lβ1Lβ2Lβ3Lβ4Lγ1电子跃迁能级MV→LIIIMIV→LIIIMIV→LIINV→LIIMIII→LIMII→LINIV→LII相对强度10010502064