? ? ? ? ?能量色散X熒光光譜儀體系如今具有許多不同的配置規(guī)格，既有臺式配置的，又有便攜、手持式配置的。X熒光光譜是一種常用的光譜技術(shù)，既可用于材料的組成成分分析，又可用于涂層和多層薄膜厚度的測量等。與所有的分析儀器一樣，在做出購買決定前應(yīng)當(dāng)考慮許多因素，例如應(yīng)用領(lǐng)域等細節(jié)。所以，本文將著重討論在選擇一套用于測量薄層材料厚度的X熒光光譜儀體系時應(yīng)當(dāng)考慮的一些重要因素，討論的對象主要為能量色散X射線熒光光譜儀體系（EDXRF），這種體系如今已經(jīng)具有許多不同的配置規(guī)格，既有臺式配置的，又有便攜的、手持式配置的。
? ? ? ??（1）X射線源（X射線管、供電電源、濾光片、光束尺寸）
? ? ? ? ? 這里將一些組件都列到X射線源里面統(tǒng)一討論，包括X射線管、電源供應(yīng)器、濾光片、光束尺寸。X射線管和供電電源決定了檢測樣品將受到的能量強度和能量分布。商業(yè)化的能量色散X射線熒光光譜儀中用到的大多數(shù)X射線管都是50KV，1mA（50W）規(guī)格的。50KV的高電壓能夠提供更高的激發(fā)效率；X射線管通量可以利用燈絲電流設(shè)置進行控制。
? ? ? ? ? X射線管本質(zhì)上是一個在高電壓下工作的二極管，包括一個發(fā)射電子的陰極和一個收集電子的陽極（也即靶材）；比較常用的陽極材料有鎢（W）、銠（Rh）、鉬（Mo）和鉻（Cr）等，其中鎢（W）和銠（Rh）使用最為廣泛。鎢金屬能夠產(chǎn)生更強的軔致輻射，也因此能得到更高的能量（17-30KeV）激發(fā)效率。對于低原子序數(shù)元素的激發(fā)，則通常選取銠（Rh）元素。
X熒光光譜儀射線管
? ? ? ? ? 濾光片通常置于X射線管窗和樣品之間以過濾由X射線管產(chǎn)生的特定能量波。濾光片主要起到兩方面作用：
? ? ? ? ? 一是當(dāng)X射線管可能會對樣品中待檢測元素產(chǎn)生影響時去除管特征譜的干擾；
? ? ? ? ? 二是去除光譜背景的主要來源——背散射輻射。光譜背景峰的去除能夠有效提高峰/背比響應(yīng)值，提高檢出限。
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? ? ? ? ? 光束尺寸通常由具有不同直徑的圓形（有時也為矩形）準直器控制；準直器尺寸與準直器到樣品間的距離決定了其分析領(lǐng)域。
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? ? ? ? （2）氣氛
? ? ? ? ?X射線熒光光譜儀能夠分析元素周期表中的大部分元素，具體而言，從鈉元素（原子序數(shù)Z=11）到鈾元素（原子序數(shù)Z=92）都可以利用這種技術(shù)進行檢測分析。但是對于原子序數(shù)較低的元素（鈦元素Ti，Z=22以下），空氣會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大影響；由低原子序數(shù)元素產(chǎn)生的熒光值通常更低，并且樣品基體中的其它元素有可能會吸收低原子序數(shù)元素的能量輻射。
? ? ? ? ?通常情況下，用于提高低原子序數(shù)元素的檢測靈敏度的方法主要為將儀器的樣品室抽成真空環(huán)境或者以氦氣(He)沖洗樣品室。
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? ? ? ? （3）探測器
? ? ? ? ?新型探測器技術(shù)——硅漂移探測器（SDDs）能夠提高低能量敏感度，使得X射線熒光光譜技術(shù)可以對一些低原子序數(shù)元素進行檢測分析，甚至是在空氣氣氛中也能進行檢測，例如用于測量化學(xué)鍍鎳涂層中磷元素（原子序數(shù)Z=15）的含量。但是，大多數(shù)的低原子序數(shù)元素的檢測分析依然還需要隔離空氣氣氛。
? ? ? ? ?在能量色散X射線熒光光譜儀中，硅探測器已經(jīng)變得非常普遍；今天用到的硅探測器要么就是上面提到的硅漂移探測器，要么就是Si-PIN探測器，而比較流行的第三種探測器是一種密封的、充氣的正比計數(shù)器（Prop Counter）。
? ? ? ? ?對于不同的應(yīng)用用途，X射線熒光光譜儀體系中探測器的選擇也不盡相同——例如對于定性分析往往需要用到硅漂移探測器。
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? ? ? ? ?正比計數(shù)器探測器較大的半寬高（FWHM）會導(dǎo)致相鄰元素的檢測譜圖嚴重重疊，以至于利用峰值搜索算法和/或可見光譜觀察法都無法探測出其中某種或者多種成分的存在。對于一些需要鑒別元素成分的工業(yè)制造品，其質(zhì)量檢驗結(jié)果由于發(fā)生嚴重重疊，難以分辨，造成難以檢測。雖然利用硅探測器也會發(fā)生譜圖上的峰重疊現(xiàn)象，但在大多數(shù)的情況下，這些重疊峰能夠被輕易的分離和識別，這些特征使得硅探測器體系極其適用于定性分析和來料檢驗等方面。組成能量色散X射線熒光光譜儀的電子器件一般都非常穩(wěn)定，不會影響分析精度；而無規(guī)計數(shù)誤差通常對測量精度的影響較大。計數(shù)誤差一般遵循泊松統(tǒng)計分布——每次測量獲得的數(shù)據(jù)越多，測量精度越高。硅漂移探測器具有很高的數(shù)據(jù)吞吐量，因此當(dāng)測量需要多采樣、高精度時可以考慮使用這種探測器；但這通常需要樣品具有較高的熒光強度值。熒光強度值取決于樣品——如樣品類型，樣品測量區(qū)域等。
? ? ? ? ?在分析測量一些薄膜或者小樣品時，樣品的特性可能會很微小。當(dāng)樣品或者樣品區(qū)很?。ㄖ睆街挥袔资⒚祝r，探測器的立體角則會起到很大的作用。而樣品或樣品區(qū)很小的情況往往都發(fā)生在測量電子元件和功能性涂層厚度等時候，這時正比計數(shù)器（Prop Counter）就成為了一種非常受歡迎的選擇，因為這種探測器具有的大俘獲角允許可以使用更小的準直儀。因此，當(dāng)樣品譜圖相對簡單，含有元素只有兩到三種，樣品分析區(qū)域直徑小到100-200微米時，正比計數(shù)器Prop Counter則是一個非常理想的選擇。
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