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XRF分析儀使用X射線熒光技術進行材料厚度和成分分析。 X射線是由德國物理學家Wilhelm Rontgen在1895中發(fā)現(xiàn)的。 他稱未知的光源導致他的電影曝光“X射線”并用手的X射線圖像發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。
現(xiàn)在已知X射線是電磁輻射的一種形式,頻率在紫外和伽馬射線之間。大多數(shù)X射線的波長從0.01到10納米,如圖1所示,頻率從低到高排列。
圖1
康拉德倫琴獲得1901年度第一屆諾貝爾物理學獎。
X射線也可以被定義為粒子(光子),并且使用能量單位eV來描述。能量單元和波長單元是可互換的。因此,X射線既是一個波,又是一個粒子。這是理解X射線性質的一個重要概念。
X射線可以由軔致輻射產(chǎn)生,這因為電子或另一帶電粒子的偏轉。在X射線管內,電子被加速到靶材料上。在撞擊時,電子的動能轉換X射線和熱能。
值得注意的是,波的性質不能解釋光電效應。愛因斯坦和普朗克提出光的行為不像波,而是像具有特定能量離散的“包”。幾年后,美國化學家Gilbert Lewis命名光包為光子。但是直到1923,當美國物理學家亞瑟康普頓發(fā)現(xiàn)X射線散射時,人們仍然懷疑愛因斯坦的理論。他用X射線對石墨進行轟擊,發(fā)現(xiàn)散射X射線的能量較低。這種現(xiàn)象被稱為康普頓散射,這是由愛因斯坦普朗克理論解釋的。在與電子碰撞時,像X射線這樣的粒子將其動量的一部分傳遞給電子,因此X射線在不同的方向上偏轉,發(fā)射的能量和波長不同。
Wilhelm Roentgen
1845 - 1923
雖然愛因斯坦-普朗克理論解釋了康普頓散射,但有一個問題。為了擁有動量,光子必須有質量,因為經(jīng)典物理學中,動量的定義是質量時間速度。但是光子沒有質量。這個答案來自愛因斯坦,他假設,在基本的意義上,能量和質量是相等的,可互換的。他將他的概念融入了關系中,E=MC2。多年后,愛因斯坦因其光電理論而獲得諾貝爾物理學獎。
X射線熒光與光電相互作用有關。 當發(fā)生光電相互作用時,電子從其軌道上被敲擊,從而形成空位。 來自較高能量軌道的電子可以移動以填補該空位。 兩個軌道之間的能量差以熒光X射線(即次級X射線)的形式釋放。 來自每個元素的熒光X射線具有特征能量,稱為特征X射線。
Gilbert N. Lewis
1875 - 1946