一文帶你詳細(xì)了解X射線熒光光譜儀的發(fā)展歷史
2021-11-04
X射線熒光光譜儀的發(fā)展歷史，最早可以追溯到1895年，德國物理學(xué)家威廉·康拉德·倫琴于這一年11月發(fā)現(xiàn)并識(shí)別出了X射線，因此，X射線在許多國家也被稱之為倫琴射線。
隨后在1909年，英國物理學(xué)家查爾斯·格洛弗·巴克拉發(fā)現(xiàn)了從樣本中輻射出來的X射線與樣品原子量之間的聯(lián)系；四年之后，也即在1913年，同樣來自英國的物理學(xué)家亨利·莫斯萊發(fā)現(xiàn)了一系列元素的標(biāo)識(shí)譜線（特征譜線）與該元素的原子序數(shù)存在一定的關(guān)系。這些發(fā)現(xiàn)都為人們后期根據(jù)原子序數(shù)而不是根據(jù)原子量大小提煉元素周期表奠定了基礎(chǔ)，同樣也為人們建立起第一個(gè)熒光光譜儀（XRF）打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。然而，直到1948年，HerbertFriedman和LaverneStanfieldBirks才建立起一臺(tái)熒光光譜儀，這為后續(xù)光譜儀的商業(yè)化使用開辟了道路。
通常把X射線照射在物質(zhì)上而產(chǎn)生的次級(jí)X射線叫做X射線熒光(X-RayFluorescence)，而把用來照射的X射線稱為原級(jí)X射線，所以熒光光譜儀仍然屬于X射線范疇。一臺(tái)典型的熒光光譜儀主要由激發(fā)源(X射線管)和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生入射X射線(一次X射線)，隨后該射線對(duì)被測樣品進(jìn)行激發(fā)，受激發(fā)的樣品中的每一種元素在被激發(fā)后會(huì)放射出二次X射線，但樣品中元素種類的不同以及它們吸收外部X射線能量的多少都會(huì)影響到它們發(fā)射出的二次X射線的輻射能量大小（類似于可見光的顏色），不同類型的元素都會(huì)發(fā)出不同的能量或者顏色，因此不同的元素所放射出的二次X射線都具有特定的能量特性或波長特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量信息，隨后儀器軟件將該探測系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量等信息。
值得一提的是，X射線熒光光譜儀分析技術(shù)是一種非侵入式、能夠?qū)Σ煌牧现械幕瘜W(xué)組成實(shí)現(xiàn)快速分析的無損檢測技術(shù)。這些特性使得該分析技術(shù)在許多方面都更加實(shí)用且更具優(yōu)勢。其主要應(yīng)用范圍包括：金屬合金材料的可靠性鑒別（PMI）、危險(xiǎn)品檢測、材料驗(yàn)證以及司法科學(xué)等方面。
近年來，熒光光譜儀分析技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在儀器成本的降低和體積尺寸的減小，這些進(jìn)步均有效的擴(kuò)大了XRF的使用范圍。商業(yè)化熒光光譜儀（HHXRF）大約誕生于20年前，這是該技術(shù)發(fā)展歷的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)镠HXRF的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了從固定的臺(tái)式光譜儀到移動(dòng)化便捷設(shè)備的轉(zhuǎn)變。
68年后，一種新型的X射線熒光技術(shù)誕生
第一個(gè)受益于這種新型X射線熒光技術(shù)的無疑是制造業(yè)、機(jī)械加工、金屬加工、廢品回收以及鋼鐵回收等行業(yè)中的質(zhì)量管理部門，對(duì)于這幾個(gè)行業(yè)，幾乎所有人都會(huì)非常關(guān)心他們產(chǎn)品的質(zhì)量問題。此外，一些先前因?yàn)槌杀靖甙憾鴱奈纯紤]過使用X射線光譜分析技術(shù)的領(lǐng)域也能受益于此并開始使用XRF，包括航空航天、汽車和醫(yī)療儀器等行業(yè)。
本文主要對(duì)傳統(tǒng)的X射線熒光光譜儀進(jìn)行了簡單的闡述，并對(duì)一種新型XRF技術(shù)中的摩擦電效應(yīng)進(jìn)行了介紹。同時(shí)本文還探索了人們是如何受益于這種新型X射線熒光光譜分析技術(shù)。
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