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X射线荧光光谱仪的发展史

发布日期: 2022-09-21
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  X射线荧光光谱仪的发展历史,最早可以追溯到1895年,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴于这一年11月发现并识别出了X射线,因此,X射线在许多国家也被称之为伦琴射线。
 
  随后在1909年,英国物理学家查尔斯·格洛弗·巴克拉发现了从样本中辐射出来的X射线与样品原子量之间的联系;四年之后,也即在1913年,同样来自英国的物理学家亨利·莫斯莱发现了一系列元素的标识谱线(特征谱线)与该元素的原子序数存在一定的关系。
 
  这些发现都为人们后期根据原子序数而不是根据原子量大小提炼元素周期表奠定了基础,同样也为人们建立起第一个X射线荧光光谱仪(XRF)打下了坚实的理论基础。然而,直到1948年,Herbert Friedman 和Laverne Stanfield Birks才建立起一台X射线荧光光谱仪,这为后续光谱仪的商业化使用开辟了道路。
 
  通常把X射线照射在物质上而产生的次级X射线叫做X射线荧光(X-Ray Fluorescence),而把用来照射的X射线称为原级X射线,所以X射线荧光光谱仪仍然属于X射线范畴。
 
  一台典型的X射线荧光光谱仪主要由激发源(X射线管)和探测系统构成。X射线管主要负责产生入射X射线(一次X射线),随后该射线对被测样品进行激发,受激发的样品中的每一种元素在被激发后会放射出二次X射线,但样品中元素种类的不同以及它们吸收外部X射线能量的多少都会影响到它们发射出的二次X射线的辐射能量大小(类似于可见光的颜色),不同类型的元素都会发出不同的能量或者颜色,因此不同的元素所放射出的二次X射线都具有特定的能量特性或波长特性。探测系统测量这些放射出来的二次X射线的能量及数量信息,随后仪器软件将该探测系统所收集到的信息转换成样品中各种元素的种类及含量等信息。
 
  值得一提的是,X射线荧光光谱仪分析技术是一种非侵入式、能够对不同材料中的化学组成实现快速分析的无损检测技术。这些特性使得该分析技术在许多方面都更加实用且更具优势。其主要应用范围包括:金属合金材料的可靠性鉴别(PMI)、危险品检测、材料验证以及司法科学等方面。
 
  近年来,X射线荧光光谱仪分析技术的进步主要体现在仪器成本的降低和体积尺寸的减小,这些进步均有效的扩大了XRF的使用范围。
 
  68年后,一种新型的X射线荧光技术诞生
 
  第一个受益于这种新型X射线荧光技术的无疑是制造业、机械加工、金属加工、废品回收以及钢铁回收等行业中的质量管理部门,对于这几个行业,几乎所有人都会非常关心他们产品的质量问题。
 
  此外,一些先前因为成本高昂而从未考虑过使用X射线光谱分析技术的领域也能受益于此并开始使用XRF,包括航空航天、汽车和医疗仪器等行业。
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