全反射X射線熒光光譜儀(TXRF)組成結(jié)構(gòu)

全反射X射線熒光光譜儀(TXRF)主要包括：X射線源、光路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及其他附件，下文主要介紹前四部分。

一、X射線源：由高壓發(fā)生器及射線管組成。提供初級(jí)X射線，對(duì)樣品中待測(cè)元素進(jìn)行激發(fā)得到X射線熒光，其強(qiáng)度正比于初級(jí)X射線的強(qiáng)度。通常，XRD或XRF發(fā)生器便可滿足TXRF的需求，高壓可達(dá)到80kV、電流可達(dá)80mA、整體功率可達(dá)3kW或以上；輸入穩(wěn)定性一般<10%，輸出穩(wěn)定性<0.01%。

目前商用TXRF所用X射線管多為Mo或W靶，或是混合靶材，如GNR的TX 2000全反射X射線熒光光譜儀提供Mo/W混合靶材。

圖1 Mo/W混合靶材

二、光路系統(tǒng)：為滿足TXRF應(yīng)用需求(入射角、能量分布等)，需進(jìn)一步對(duì)初級(jí)X射線的幾何形狀和光譜分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要有光闌、濾波器、準(zhǔn)直狹縫、單色器等。

初級(jí)X射線具有一定發(fā)散角，使用準(zhǔn)直狹縫即可完成對(duì)幾何形狀的調(diào)整。

射線管發(fā)射連續(xù)譜帶中的高能光子激發(fā)效率低于低能光子，且低能光子的全反射臨界角大于高能光子。因此，在滿足低能光子全反射條件下，連續(xù)光譜中的高能光子則不滿足全反射條件，背景大幅提高，需要進(jìn)一步濾除高能光子，通常采用濾波器及單色器來實(shí)現(xiàn)。

常用濾波器多采用全反射原理，即低能光子全反射而高能光子發(fā)生散射或吸收，進(jìn)而達(dá)到濾波目的，通常有單全反射及雙全反射體之分，如下圖：

圖2 單全反射濾波器

圖3 雙全反射濾波器

單色光激發(fā)是全反射理想的情況，但僅依靠濾波器等無法實(shí)現(xiàn)單色的目的，因此，采用布拉格反射體的單色器及多種技術(shù)結(jié)合的手段在目前商用儀器中頗為常見。GNR的TX 2000及HORIZON兩款全反射X射線熒光光譜儀均可提供雙全反射光路、多層Si/W單色器(TX 2000還可實(shí)現(xiàn)TXRF及常規(guī)XRF的切換)，如下圖：

圖4 光路示意圖

三、進(jìn)樣系統(tǒng)：提供樣品載體，滿足全反射條件、完成自動(dòng)進(jìn)樣操作，多為石英玻璃、有機(jī)玻璃等。

 圖5 樣品臺(tái)

圖6 樣品載體

四、探測(cè)器：作為數(shù)據(jù)讀出的核心部件，需要有較高的能量分辨率、較小的熱效應(yīng)等特性，主要有半導(dǎo)體探測(cè)器、硅漂移探測(cè)器及位敏探測(cè)器，目前商用儀器多使用硅漂移探測(cè)器(SDD)，GNR即采用半導(dǎo)體制冷的SDD探測(cè)器。

圖7 探測(cè)器

意大利GNR公司是一家老牌的歐洲光譜儀生產(chǎn)商，其X射線產(chǎn)品線誕生于1966年，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的開發(fā)和研究，該產(chǎn)品線已經(jīng)擁有眾多型號(hào)滿足多個(gè)行業(yè)的分析需求。

X射線衍射儀（XRD）可測(cè)試粉末、薄膜等樣品的晶體結(jié)構(gòu)等指標(biāo)，多應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)分析及金屬相變研究；而全反射X熒光光譜儀（TXRF）的檢測(cè)限已達(dá)到皮克級(jí)別，其非破壞性分析特點(diǎn)應(yīng)用在痕量元素分析中，涉及環(huán)境、醫(yī)藥、半導(dǎo)體、核工業(yè)、石油化工等行業(yè)；為迎合工業(yè)市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì)制造的專用殘余應(yīng)力分析儀、殘余奧氏體分析儀，近年來被廣泛應(yīng)用在制造材料檢測(cè)領(lǐng)域，其操作的便捷性頗受行業(yè)青睞。