X熒光光譜儀主要由激發(fā)源(X射線(xiàn)管)和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。其原理就是：X射線(xiàn)管通過(guò)產(chǎn)生入射X射線(xiàn)(一次X射線(xiàn))，來(lái)激發(fā)被測(cè)樣品。 受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線(xiàn)(又叫X熒光)，并且不同的元素所放射出的二次X射線(xiàn)具有特定的能量特性或波長(zhǎng)特性。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來(lái)的二次X射線(xiàn)的能量及數(shù)量或者波長(zhǎng)。然后，儀器軟件將探測(cè)系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類(lèi)及含量。 元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，同時(shí)發(fā)射出具有一定特殊性波長(zhǎng)的X射線(xiàn)，因此,只要測(cè)出熒光X射線(xiàn)的波長(zhǎng)或者能量,就可以知道元素的種類(lèi)，這就是熒光X射線(xiàn)定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線(xiàn)的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。用X射線(xiàn)照射試樣時(shí)，試樣可以被激發(fā)出各種波長(zhǎng)的熒光X射線(xiàn)，需要把混合的X射線(xiàn)按波長(zhǎng)(或能量)分開(kāi)，分別測(cè)量不同波長(zhǎng)(或能量)的X射線(xiàn)的強(qiáng)度，以進(jìn)行定性和定量分析，為此使用的儀器叫X熒光光譜儀。由于X熒光具有一定波長(zhǎng)，同時(shí)又有一定能量，因此，X射線(xiàn)熒光光譜儀有兩種基本類(lèi)型：波長(zhǎng)色散型和能量色散型。
 

　　下圖是這兩類(lèi)儀器的原理圖。
 

　　現(xiàn)將兩種類(lèi)型X射線(xiàn)光譜儀的主要部件及工作原理敘述如下：
 

　　1.X射線(xiàn)管
 

　　兩種類(lèi)型的X射線(xiàn)熒光光譜儀都需要用X射線(xiàn)管作為激發(fā)光源。上圖是X射線(xiàn)管的結(jié)構(gòu)示意圖。燈絲和靶極密封在抽成真空的金屬罩內(nèi)，燈絲和靶極之間加高壓(一般為40KV),燈絲發(fā)射的電子經(jīng)高壓電場(chǎng)加速撞擊在靶極上，產(chǎn)生X射線(xiàn)。X射線(xiàn)管產(chǎn)生的一次X射線(xiàn)，作為激發(fā)X射線(xiàn)熒光的輻射源。只有當(dāng)一次X射線(xiàn)的波長(zhǎng)稍短于受激元素吸收限lmin時(shí)，才能有效的激發(fā)出X射線(xiàn)熒光。笥?SPAN lang=EN-US>lmin的一次X射線(xiàn)其能量不足以使受激元素激發(fā)。
 

　　X射線(xiàn)管的靶材和管工作電壓決定了能有效激發(fā)受激元素的那部分一次X射線(xiàn)的強(qiáng)度。管工作電壓升高，短波長(zhǎng)一次X射線(xiàn)比例增加，故產(chǎn)生的熒光X射線(xiàn)的強(qiáng)度也增強(qiáng)。但并不是說(shuō)管工作電壓越高越好，因?yàn)槿肷鋁射線(xiàn)的熒光激發(fā)效率與其波長(zhǎng)有關(guān)，越靠近被測(cè)元素吸收限波長(zhǎng)，激發(fā)效率越高。
 

　　X射線(xiàn)管產(chǎn)生的X射線(xiàn)透過(guò)鈹窗入射到樣品上，激發(fā)出樣品元素的特征X射線(xiàn)，正常工作時(shí)，X射線(xiàn)管所消耗功率的0.2%左右轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線(xiàn)輻射，其余均變?yōu)闊崮苁筙射線(xiàn)管升溫，因此必須不斷的通冷卻水冷卻靶電極。
 

　　2.分光系統(tǒng)
 

　　分光系統(tǒng)的主要部件是晶體分光器，它的作用是通過(guò)晶體衍射現(xiàn)象把不同波長(zhǎng)的X射線(xiàn)分開(kāi)。根據(jù)布拉格衍射定律2dsinθ=nλ，當(dāng)波長(zhǎng)為λ的X射線(xiàn)以θ角射到晶體,如果晶面間距為d，則在出射角為θ的方向，可以觀測(cè)到波長(zhǎng)為λ=2dsinθ的一級(jí)衍射及波長(zhǎng)為λ/2, λ/3----- 等衍射。改變θ角，可以觀測(cè)到另外波長(zhǎng)的X射線(xiàn)，因而使不同波長(zhǎng)的X射線(xiàn)可以分開(kāi)。 分光晶休靠一個(gè)晶體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。因?yàn)樵嚇游恢檬枪潭ǖ?，為了檢測(cè)到波長(zhǎng)為λ的熒光X射線(xiàn)，分光晶體轉(zhuǎn)動(dòng)θ角,檢測(cè)器必須轉(zhuǎn)動(dòng)2θ角。也就是說(shuō),一定的2θ角對(duì)應(yīng)一定波長(zhǎng)的X射線(xiàn)，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)分光晶體和檢測(cè)器，就可以接收到不同波長(zhǎng)的熒光X射線(xiàn)見(jiàn)(圖10.5)。一種晶體具有一定的晶面間距，因而有一定的應(yīng)用范圍，目前的X射線(xiàn)熒光光譜儀備有不同晶面間距的晶體，用來(lái)分析不同范圍的元素。上述分光系統(tǒng)是依靠分光晶體和檢測(cè)器的轉(zhuǎn)動(dòng),使不同波長(zhǎng)的特征X射線(xiàn)接順序被檢測(cè)，這種光譜儀稱(chēng)為順序型光譜儀。另外還有一類(lèi)光譜儀分光晶體是固定的,混合X射線(xiàn)經(jīng)過(guò)分光晶體后,在不同方向衍射，如果在這些方向上安裝檢測(cè)器，就可以檢測(cè)到這些X射線(xiàn)。這種同時(shí)檢測(cè)不波長(zhǎng)X射線(xiàn)的光譜儀稱(chēng)為同時(shí)型光譜儀，同時(shí)型光譜儀沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而性能穩(wěn)定，但檢測(cè)器通道不能太多，適合于固定元素的測(cè)定。