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有关XRF的常见术语和问答2

X射线激发源

X射线激发源有同步辐射、质子、正电子、同位素、X射线管等。对X,我们主要用的X射线激发源是X射线管。

X射线管

X射线管(X-ray tube)产生X射线的方法是加热阴极(例如灯丝),使电子从热阴极材料发出,并通过施加的高压向阳极加速,用加速后的电子撞击阳极材料(金属靶),撞击过程中,电子突然减速,其损失的动能(其中的1-2%)会以光子形式放出,形成X射线光谱的连续部分,称之为韧制辐射。通过加大加速电压,电子携带的能量增大,则有可能将金属靶原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴,外层电子跃迁回内层填补空穴,同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波长也集中在某些部分,形成了X射线光谱中的特征线,此称为特征辐射。

不同靶的连续谱图

X射线管中,为了防止与气体分子发生碰撞,必须将电子束的区域抽真空。因此在外壳内有一个真空。X射线在特定点从外壳中逸出,这特定点就是特别透明的薄铍窗。

X射线管的电压决定哪些元素可以被激发,X射线管的功率决定检测极限的高低,X射线管的阳极的选择决定最佳激发元素。

X射线管有侧窗管和端窗管二种类型。

侧窗管

所谓侧窗管(Side window X-rayTube)就是其X射线的出射窗在管子的侧面。其原理图如下:

端窗管

所谓端窗管(Endwindow X-rayTube)就是其X射线的出射窗在管子的端面。其原理图如下:

X射线探测器

正比计数器PC

正比计数器(Proportional Counter)是指工作电压在正比区的充气计数器。当工作电压超过饱和区工作电压时,核辐射在电离室中初级电离产生的离子,在强电场作用下加速运动的过程中多次与气体分子碰撞而产生次级电离。

这种探测器的结构大多采用圆柱形,中心是阳极细丝,圆柱筒外壳是阴极,筒内充满0.52个大气压的隋性气体,并加有5%10%左右的淬灭气体(一般为CH4、乙醇或Cl2)。圆筒的侧壁或一端设有入射X射线的“窗”,所用窗口材料通常为铍或聚合物。入射与筒内气体原子碰撞使原子电离,产生电子和正离子。在电场作用下,电子向中心阳极丝运动,正离子以比电子慢得多的速度向阴极漂移。电子在阳极丝附近受强电场作用加速获得能量可使原子。从阳极丝引出的输出脉冲幅度较大,且与初始电离成正比。

正比计数器分为封闭正比计数器SPCSealed Proportional Counter)和流气正比计数器FPCFlowProportional Counter)二种。其能量分辨率为500-1000+ eV,计数率为:对EDX: 10,000-40,000 cps,对WDX: 1,000,000+。一般用于波长色散X荧光光谱仪中探测中低能X射线,有时也用于低分辨率的能量色散X荧光光谱仪中。




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