蛍光X線(XRF)は一般的に使用される化学分析手法です。XRF装置X線を使って"エキサイト"サンプル内の元素を特定する (定性分析)、またはサンプル内の元素の強度を決定することにより、その組成を特徴付けるための材料(定量分析）。

1. X線分光法

X 線が XRF 装置の励起源であると述べましたが、私たちの定義では、これがその主な目的ではありません。特性 X 線は励起プロセスの副産物です。そのためには、少し科学的な知識が必要です。X 線は電磁スペクトルのサブセットであり、電波から可視光、X線そしてガンマ線。すべての物質は原子で構成されており、周期表では異なる原子が異なる元素として表されます。

原子は、中性子、陽子、電子などの素粒子で構成されています。陽子と電子は帯電していますが、中性子は帯電しています。"中性。"化学の真の主力である電子は、原子核の陽子電荷によって原子に結合しています。原子が電子を失うとイオン化され、通常、原子の電荷が他の原子の核を引き付けて化学結合を形成します。ほとんどの元素、特に金属は、鉄の錆のように、酸素と結合して酸化する傾向があります。それらは自ら結合して元素物質を形成したり、ナトリウムのような反応性の高い原子を見つけて結合し、あらゆる種類の損傷を引き起こす可能性があります。一般的な化合物では、ほとんどの元素は他の元素に対して安定に動作します。

2.特性X線エネルギーによる元素の分類

電子は、K、L、M、N などとラベル付けされた一連の殻内で原子核の周りを周回します。

内殻（低エネルギー準位）が放射線によって電子を失い、バランスが崩れると、外殻（高エネルギー準位）の電子が内殻に遷移して安定性を維持します。この電子遷移プロセスは、X 線領域で特定の量のエネルギーを放出します。機器に検出器を設置してこれらの特性 X 線エネルギーを測定すると、材料中にどのような元素が含まれているかがわかります。周期表を見てみると、XRFでは、外殻から内殻への各遷移における特性 X 線のエネルギーを表す一連の数値が表示されます。さまざまな要素には固有の数値の組み合わせがあります。これらの数値の組み合わせで表されるエネルギーは、キロ電子ボルト (ケブ) で表されます。

3. 矛盾するスペクトルピークを解決する

XRF 周期表の元素の特性 X 線エネルギーを見ると、亜鉛を超えると、L 殻数がナトリウムの K 殻と同様のエネルギーを持つことがわかります。この現象は、より低い原子番号の元素についても繰り返されます。たとえば、バリウム L (4.467keV) はチタン K (4.508keV) とほぼ同じです。土壌中の鉱物を観察する地質学者や農学者は、サンプル中に識別しにくい大量の L 線エネルギーを取得する可能性があります。

4.エネルギー分散型蛍光X線分析装置

エネルギー分散型XRF(EDXRF) 機器フッ素からウランまでのすべての元素を励起および検出し、材料の特性を特徴付けるエネルギー ピークを持つエネルギー スペクトルを提供します。ユーザーが材料についてある程度の知識を持っている場合は、さまざまな励起エネルギーを調整してより具体的なスペクトル範囲を選択したり、フィルター コンポーネントを使用して矛盾するエネルギーを排除したりできます。XRF ソフトウェアは、スペクトル フィッティング アルゴリズムを使用して、機器をより高い精度で校正することもできます。

5.波長分散 蛍光X線分析装置

場合によっては、エネルギーの重なりがエネルギー分散装置では単純に解決できない場合があります。これを行うには、ブラッグの法則と特殊な機器が必要です。ブラッグの法則は、X 線が結晶内の平行な原子面をどのように通過するかを説明します。サンプル材料が励起された後、結果として生じる特性 X 線は閉じ込められ、スリット (コリメーター) を通して結晶を通過する平行光パターンで回折され、高感度 X 線フィルターとして機能します。EDXRF では、バリウムとチタンを含むサンプルは約 4.5keV の幅広いエネルギーのピークを示し、両方の元素の存在を隠しますが、WDXRF 分光計は両方の元素からの 2 つの異なるピークを示すことができます。