波长色散型X射线荧光光谱仪的构成

波长色散型X射线荧光光谱仪可以分为扫描型和固定型两种。

本文主要介绍扫描型仪器的结构，它是由光源、滤光片、视野光阑、分光晶体/测角仪、探测器、准直器、自动进样系统、计算机软件以及配套的冷却循环系统和真空系统组成。

简单的结构示意图如下：

波长色散型X射线荧光光谱仪光源主要由高压发生器和X射线管两部分组成。

高压发生器主要是为X光管提供相应的电压和电流。目前主要采用高频固态的技术，输出稳定性大幅度提高。总功率一般为4KW。

高压发生器

X光管即发射初级X射线装置，功率一般为3KW（或4KW）。

功率越大，元素激发效果越好，仪器检出限越低。窗膜的厚度也是影响仪器检出限的重要因素，目前市面上常见的采用金属Be（铍）作为窗膜，最薄的厚度是30μm，除此之外，还有75μm和50μm的窗膜X光管。

X光管

滤光片，通常是X射线管和试样之间插入一块金属片，用来减少X射线管辐射的靶材特征X射线、杂质线和背景。

X射线滤光片

光阑孔径一般与样品杯的口径一致，用于屏蔽来自样品杯材料产生的X射线荧光和散射线。

分光晶体/测角仪是波长色散型X荧光光谱仪最核心的部件之一。

分光晶体的作用是将样品发出的二次X射线进行分光，测角仪则控制晶体和探测器的位置，使其相对样品的位置满足布拉格公式，得到相关元素信息。

分光晶体可分为平晶和弯晶两类，平晶稳定性好，不易受其他条件的影响；弯晶有良好的聚焦性能，可以提高反射强度。

探测器主要分为：流气正比计数器（F-PC）、闪烁计数器（SC）和封闭计数器（S-PC）。

流气正比计数器需要通入P10（90%氩气+10%甲烷）气体，用于分析轻元素。

流气正比计数器

闪烁计数器（SC）用于分析重元素。

闪烁计数器

封闭计数器（S-PC）在出厂前将部分惰性气体密封至检测器内，用于分析轻元素。

封闭计数器

准直器由许多间距精密的平滑的薄金属片叠积而成，有初级准直器和次级准直器两种。

初级准直器在样品和分光晶体之间，主要是将样品发出的二级X射线变成平行光照射到分光晶体上，提高光谱的分辨率，降低杂散背景，提高峰背比。

次级准直器在分光晶体和探测器之间，主要将从分光晶体衍射出的X射线变成平行光到探测器，降低背景，提高灵敏度。

进样系统可分为外部进样系统和内部进样系统。

外部进样器，即将制好的样品放到相应样品位，再由软件实现自动测试。

外部进样器

内部样品位，通常是双位进样，也有单位置进样，这样的设计主要是样品需要在一定真空条件下测试。

内部双位进样器

WDXRF配置定性定量分析软件，以及相关的校正模式，可以对未知样品的成分进行定性定量检测。

X光管产生X射线，通常是在真空中以高速电子轰击靶材的方法产生。

在这种情况下，电子的动能99%都转化为热能，只有1%转化成X射线，所以需要冷却水对光管进行冷却。

真空度是影响X射线强度很重要的因素，特别是轻元素。

在低真空度下，轻元素的特征X射线被空气中的水蒸气、二氧化碳等大量吸收，导致其强度大幅度降低，最终测试结果的准确度也随之降低。