波長色散型X射線熒光光譜儀的構成

波長色散型X射線熒光光譜儀可以分為掃描型和固定型兩種。本文主要介紹掃描型儀器的結構，由光源、濾光片、視野光闌、分光晶體/測角儀、探測器、自動進樣系統、計算機軟件以及配套的冷卻循環系統和真空系統這幾部分組成。簡單的結構示意圖如下：

1） 光源

波長色散型X射線熒光光譜儀光源主要由高壓發生器和X射線管兩部分組成。

高壓發生器主要是為X光管提供相應的電壓和電流。目前主要采用高頻固態的技術，輸出穩定性大幅度提高?？偣β室话銥?/font>4KW。

 高壓發生器

X光管即發射初級X射線裝置，功率一般為3KW（或4KW）。功率越大，元素激發效果越好，儀器檢出限越低。窗膜的厚度也是影響儀器檢出限很重要的因素，目前市面上常見的采用金屬Be（鈹）作為窗膜，最薄的厚度是30μm，除此之外，還有75μm和50μm的窗膜X光管。 

X光管

2） 冷卻循環系統

X光管產生X射線，通常是在真空中以高速電子轟擊靶材的方法產生。在這種情況下，電子的動能99%都轉化為熱能，只有1%轉化成X射線。所以需要冷卻水對光管進行冷卻。

3） 濾光片

濾光片，通常是X射線管和試樣之間插入一塊金屬片，用來減少X射線管輻射的靶材特征X射線、雜質線和背景。

X射線濾光片

4） 進樣系統

進樣系統可分為外部進樣系統和內部進樣系統。

外部進樣器，即將制好的樣品放到相應樣品位，再由軟件實現自動測試。

內部樣品位，通常是雙位進樣，也有單位置進樣，這樣的設計主要是樣品需要在一定真空條件下測試。

內部雙位進樣器

5） 視野光闌

光闌孔徑一般與樣品杯的口徑一致，用于屏蔽來自樣品杯材料產生的X射線熒光和散射線。

6） 準直器

準直器由許多間距精密的平滑的薄金屬片疊積而成，有初級準直器和次級準直器兩種。初級準直器在樣品和分光晶體之間，主要是將樣品發出的二級X射線變成平行光照射到分光晶體上。次級準直器在分光晶體和探測器之間，主要將從分光晶體衍射出的X射線變成平行光到探測器。

初級準直器：提高光譜的分辨率，降低雜散背景，提高峰背比； 

次級準直器：降低背景提高靈敏度；

準直器按照移動方式，可分為轉動和平移兩種。

7） 分光晶體/測角儀

分光晶體/測角儀是波長色散型X熒光光譜儀最核心的部件之一。分光晶體作用將樣品發出的二次X射線進行分光，測角儀則控制晶體和探測器的位置，使其相對樣品的位置滿足布拉格公式，得到相關元素信息。

分光晶體可分為平晶和彎晶兩類，平晶穩定性好，不易受其他條件的影響。彎晶有良好的聚焦性能，可以提高反射強度。

不同的分光晶體

8） 探測器

探測器主要分為：流氣正比計數器（F-PC），閃爍計數器（SC）和封閉探測器（S-PC）三種。

其中流氣正比計數器需要通入P10（90%氬氣+10%甲烷）氣體，用于分析輕元素。

封閉探測器（S-PC）在出廠前將部分惰性氣體密封至檢測器內，用于分析輕元素。

閃爍計數器（SC）用于分析重元素。

 流氣正比計數器

閃爍計數器

 封閉計數器

9） 真空系統

真空度是影響X射線強度很重要的因素，特別是輕元素。在低真空度下，輕元素的特征X射線被空氣中的水蒸氣，二氧化碳等大量吸收，導致其強度大幅度降低，導致最終測試結果的準確度也隨之降低。

10） 軟件系統

WDXRF配置定性定量分析軟件，以及相關的校正模式，可以對未知樣品的成分進行定性定量檢測。