有關(guān)XRF的常見術(shù)語和問答(2)
X射線激發(fā)源
X射線激發(fā)源有同步輻射、質(zhì)子、正電子、同位素、X射線管等。對X射線熒光光譜儀,我們主要用的X射線激發(fā)源是X射線管。
X射線管
X射線管(X-ray tube)產(chǎn)生X射線的方法是加熱陰極(例如燈絲),使電子從熱陰極材料發(fā)出,并通過施加的高壓向陽極加速,用加速后的電子撞擊陽極材料(金屬靶),撞擊過程中,電子突然減速,其損失的動(dòng)能(其中的1-2%)會(huì)以光子形式放出,形成X射線光譜的連續(xù)部分,稱之為韌制輻射。通過加大加速電壓,電子攜帶的能量增大,則有可能將金屬靶原子的內(nèi)層電子撞出。于是內(nèi)層形成空穴,外層電子躍遷回內(nèi)層填補(bǔ)空穴,同時(shí)放出波長在0.1納米左右的光子。由于外層電子躍遷放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波長也集中在某些部分,形成了X射線光譜中的特征線,此稱為特征輻射。
不同靶的連續(xù)譜圖
X射線管中,為了防止與氣體分子發(fā)生碰撞,必須將電子束的區(qū)域抽真空。因此在外殼內(nèi)有一個(gè)真空。X射線在特定點(diǎn)從外殼中逸出,這特定點(diǎn)就是特別透明的薄鈹窗。
X射線管的電壓決定哪些元素可以被激發(fā),X射線管的功率決定檢測極限的高低,X射線管的陽極的選擇決定最佳激發(fā)元素。
X射線管有側(cè)窗管和端窗管二種類型。
側(cè)窗管
所謂側(cè)窗管(Side window X-ray Tube)就是其X射線的出射窗在管子的側(cè)面。其原理圖如下:
端窗管
所謂端窗管(Endwindow X-ray Tube)就是其X射線的出射窗在管子的端面。其原理圖如下:
X射線探測器
正比計(jì)數(shù)器PC
正比計(jì)數(shù)器(Proportional Counter)是指工作電壓在正比區(qū)的充氣計(jì)數(shù)器。當(dāng)工作電壓超過飽和區(qū)工作電壓時(shí),核輻射在電離室中初級(jí)電離產(chǎn)生的離子,在強(qiáng)電場作用下加速運(yùn)動(dòng)的過程中多次與氣體分子碰撞而產(chǎn)生次級(jí)電離。
這種探測器的結(jié)構(gòu)大多采用圓柱形,中心是陽極細(xì)絲,圓柱筒外殼是陰極,筒內(nèi)充滿0.5至2個(gè)大氣壓的隋性氣體,并加有5%至10%左右的淬滅氣體(一般為CH4、乙醇或Cl2)。圓筒的側(cè)壁或一端設(shè)有入射X射線的“窗”,所用窗口材料通常為鈹或聚合物。入射粒子與筒內(nèi)氣體原子碰撞使原子電離,產(chǎn)生電子和正離子。在電場作用下,電子向中心陽極絲運(yùn)動(dòng),正離子以比電子慢得多的速度向陰極漂移。電子在陽極絲附近受強(qiáng)電場作用加速獲得能量可使原子再電離。從陽極絲引出的輸出脈沖幅度較大,且與初始電離成正比。
正比計(jì)數(shù)器分為封閉正比計(jì)數(shù)器SPC(Sealed Proportional Counter)和流氣正比計(jì)數(shù)器FPC(Flow Proportional Counter)二種。其能量分辨率為500-1000+ eV,計(jì)數(shù)率為:對EDX: 10,000-40,000 cps,對WDX: 1,000,000+。一般用于波長色散X熒光光譜儀中探測中低能X射線,有時(shí)也用于低分辨率的能量色散X熒光光譜儀中。
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