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当X射线照射物质时,除了发生散射、衍射和吸收以外,还会产生次级X射线。这种次级X射线称为荧光X射线。
荧光X射线的波长只取决于物质中各元素原子电子层的能级差。根据X荧光的波长,就可以确定物质所含元素;根据其强度可确定所属元素的含量。这就是X射线荧光分析。
X射线荧光分析广泛用于冶金、地质、材料、石油、化工和环境等领域的中常量和微量元素的分析。
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如果以初级X射线为激发手段照射样品,那么物质就会发出次级X射线,这种由于X射线照射物质而产生的次级X射线叫做X射线荧光。
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X-射线荧光产生机理与特征X射线相同,只不过是采用了X射线为激发手段。所以X射线荧光只包含特征谱线,而没有连续谱线。
当X-射线的能量使K层电子激发生成光电子后,L层电子便落入K层空穴。这时能量⊿E=EK-EL以辐射形式释放出来,即Kα射线,这就是荧光X射线。
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由于每一种元素的原子其各电子层能级的能量是一定的,因此这种跃迁只能产生几组有限的特征线。
又因为仅当初级X射线的能量稍大于被分析物质的原子内层电子的能量时,才能击出相应的电子,因此X射线荧光波长总比对应的初级X射线的波长要长一些。
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图2-
和Auger电子发射过程示意图
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原子中的内层电子被电离后出现一个空位,接着发生外层的一个电子跃入填空,若产生的X射线荧光并未逸出原子,而被该原子内部吸收后逐出较外层的另一个电子,这种现象称为俄歇(Auger)效应,或称俄歇电子。这种效应亦称次级光电效应、内转换或无辐射跃迁。
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如图2-1,当Mg原子的一个K电子被电离,L电子跃入填空而发生Kα线时,如Kα线不出现原子体系,而是随即被L1层上的一个电子吸收并逐出此电子,则所逐出的这一电子就是俄歇电子。
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现在引入一个荧光产额的概念:所谓荧光产额(ω)是指原子中某内层中的电子,因受X射线照射所产生的空位被较外层的电子填充,并辐射出X射线荧光的分数几率。
荧光产额是指某特定的电子层或支层而言的,例如ωK是K系的荧光产额,它指每一次K系激发所引起K系荧光发射的分数几率。
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这是一种相互竞争的过程。对一个原子来说,激发态原子在驰豫过程中释放的能量只能用于一种发射,或者发射荧光X射线,或者发射俄歇电子。对于大量原子来说,两种过程就存在一个几率问题。
若平均每一百个铜原子发生K激发时,能发出44个铜K系光子,则ωK=,那么余下的66个是什么呢?
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