元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁,同时发射出具有一定特殊性波长的X射线,根据莫斯莱定律,荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关,其数学关系如下:

λ=K(Z− s) −2

式中K和S是常数。

而根据量子理论,X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流,每个光具有的能量为:

E=hν=h C/λ

式中,E为X射线光子的能量,单位为keV;h为普朗克常数;ν为光波的频率;C为光速。

因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系,据此,可以进行元素定量分析。

近年来,X荧光光谱分析在各行业应用范围不断拓展,已成为一种广泛应用于冶金、地质、有色、建材、商检、环保、卫生等各个领域,特别是在RoHS检测领域应用得最多也最广泛。

大多数分析元素均可用其进行分析,可分析固体、粉末、熔珠、液体等样品,分析范围为Be到U。并且具有分析速度快、测量范围宽、干扰小的特点。

a、分析速度快。测定用时与测定精密度有关,但一般都很短,10~300秒就可以测完样品中的全部待测元素。

b、X射线荧光光谱跟样品的化学结合状态无关,而且跟固体、粉末、液体及晶质、非晶质等物质的状态也基本上没有关系。(气体密封在容器内也可分析)但是在高分辨率的精密测定中却可看到有波长变化等现象。特别是在超软X射线范围内,这种效应更为显著。波长变化用于化学位的测定 。

c、非破坏分析。在测定中不会引起化学状态的改变,也不会出现试样飞散现象。同一试样可反复多次测量,结果重现性好。

d、X射线荧光分析是一种物理分析方法,所以对在化学性质上属同一族的元素也能进行分析。

e、分析精密度高。目前含量测定已经达到ppm级别。

f、制样简单,固体、粉末、液体样品等都可以进行分析。

缺点

a、定量分析需要标样。

b、对轻元素的灵敏度要低一些。

c、容易受元素相互干扰和叠加峰影响。

以X荧光的波粒二象性中波长特征为原理的称为波长色散型,以能量特征为原理的称为能量色散型。