X射線手持式荧光光譜儀的工作原理

當用X射線手持式荧光光譜儀照射樣品表面時，樣品可以被激發出不同波長或者說不同能量的X射線荧光。這就要求把不同波長或不同能量的X射線區分開，並分別進行測量不同波長不同能量X射線的強度，從而進行定性和定量分析。

從原子的內部結構進行分析，當原子受到手持式荧光光譜儀的X射線光的激發，使原子內層電子電離而出現空位，原子內層電子重新配位，較外層的電子躍遷到內層電子空位，並同時放射出次級X射線光子，此即X射線荧光。較外層電子躍遷到內層電子空位所釋放的能量等于兩電子能級的能量差。手持式荧光光譜儀X射線荧光的波長對不同元素有不同的特征，特征光譜滿足莫塞萊定律，即元素的X射線特征光譜波長倒數的平方根與原子序數成正比，這是X射線荧光分析的基礎。所激發出的X射線既有一定的波長，同時又帶有一定的能量。因此，X射線手持式荧光光譜儀又分爲兩種基本類型；波長色散形和能量色散型。無論是波長型色散光譜儀還是能量型色散光譜儀，它們都需要用X射線管作爲激發光源。

手持式荧光光譜儀X射線管中的燈絲和靶極是密封在抽成真空的金屬罩內，燈絲和靶極之間加到40v的高壓後，燈絲發射的電子經高壓電場加速撞擊到靶極上，產生X射線。X射線管產生的一次X射線，作爲激發X射線荧光的輻射源。只有當一次X射線的波長短于受激發元素的吸收限時，才能激發出X射線荧光。手持式荧光光譜儀中X射線管的靶材和工作電壓決定了可有效激發受激元素的一次X射線的強度。管工作電壓升高，短波長一次X射線比例增加，所產生的X射線荧光的強度也會增加。X射線管產生的X射線照射到樣品上時，激發出樣品元素的特征X射線。X射線管消耗一部分功率轉變成熱能使X射線管升溫，因此，手持式荧光光譜儀在正常工作過程中，必須對靶極進行不斷冷卻。