WDXRF有哪些区别？

波长和能量是从不同的角度来观察描述X射线所采用的两个物理量。由此研发的两种XRF：波长色散型X射线荧光光谱仪（WD-XRF）能谱色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF），两种仪器有哪些区别与联系，成为了XRF使用人员的都应该知道的基础知识。

X射线荧光分析仪是一种比较新型的可以对多元素进行快速同时测定的仪器。在X射线激发下，被测元素原子的内层电子发生能级跃迁而发出次级X射线（X-荧光）。

随着科学技术的进步在60年代初发明了半导体探测仪器后，对X荧光进行能谱分析成为可能。 能谱色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF） ， 用X射线管产生原级X射线照射到样品上，所产生的特征X射线（荧光）这节进入SI(LI)探测器，便可以据此进行定性分析和定量分析，第一台ED-XRF是1969年问世的。近几年来，由于商品ED-XRF仪器及仪表计算机软件的发展，功能完善，应用领域拓宽，其特点，优越性日益搜到认识，发展迅猛。

WD-XRF与ED-XRF的区别

虽然光波色散型（WD-XRF） X 射线荧光光谱仪与能量色散型（ED-XRF）X射线荧光光谱仪同属于X射线荧光分析仪，它们产生信号的方法相同，最后得到的波谱也极为相似，但由于采集数据的方式不同，WD-XRF（波谱）与ED-XRF(能谱)在原理和仪器结构上有所不同，功能也有区别。

1、原理区别

X射线荧光光谱法，是用X射线管发出的初级线束辐照样品，激发各化学元素发出二次谱线（X-荧光）。

波长色散型荧光光谱仪（WD-XRF） 是用 分光近体 将荧光光束色散后，测定各种元素的特征X射线波长和强度，从而测定各种元素的含量。

能量色散型荧光光谱仪（ED-XRF） 是借组 高分辨率敏感半导体检查仪器与多道分析器 将未色散的X射线荧光按光子能量分离X色线光谱线，根据各元素能量的高低来测定各元素的量，由于原理的不同，故仪器结构也不同。

2、结构区别

波长色散型荧光光谱仪（WD-XRF） ，一般由 光源（X-射线管），样品室，分光晶体和检测系统 等组成。

为了准且测量衍射光束与入射光束的夹角，分光晶体系统安装在一个精密的测角仪上，还需要一庞大而精密并复杂的机械运动装置。由于晶体的衍射，造成强度的损失，要求作为光源的X射线管的功率要打，一般为2-3千瓦，单X射线管的效率极低，只有1%的功率转化为X射线辐射功率，大部分电能均转化为而能产生高温，所以X射线管需要专门的冷却装置（水冷或油冷），因此波谱仪的价格往往比能谱仪高。

能量色散型荧光光谱仪（DE-XRF）， 一般由光源（X-线管），样品室和检测系统等组成 ，与波长色散型荧光光谱仪的区别在于他不分光晶体，由于这一特点使能量色散型荧光光仪具有如下的优点：

（1）仪器结构简单。 装置既省略了晶体的精密运动装置，也无需精确调整。还避免了晶体衍射所照成的前度损失，光源使用的X射线管功率低，一般在100W一下，不需要昂贵的高压发生器和冷却系统，空气冷却即可，节省电力。

（2）能量色散型荧光光仪的光源。 样品，检测器彼此靠得越近，X射线的利用率很高，不需要光学聚集，在累计整个光谱时，对样品位置变化不象波长色散型荧光光谱仪那样敏感，对样品形状也无特殊要求。

（3）在能量色散型荧光光谱仪中，样品发出的全部特征X射线光子同时进入检测器， 这样奠定了使用多道分析器和荧光同时累计和现实全部能谱（包括背景）睇基础，也能清楚地表明背景和干扰线。因此，半导体检测器X射线光谱仪能比晶体X射线光谱仪快而方便地完成定性分析工作。

（4）能量色散型荧光光谱仪减小了化学状态引起的分析线波长的漂移影响。 由于同时累积还减少了一起的漂移影响，提高净计算的统计精度，可迅速而方便地用各种方法处理光谱。同时累积观察和测量所有元素，而不是按特定谱线分析特定元素。因此，减少偶然错误判断某元素的可能性。

3、功能区别

考虑到各种情况，能量色散型荧光光谱仪和波长色散型荧光光谱仪的 检测限 基本相同。

但在（高能光子）范围内能量色散型荧光光谱仪分辨率好些，在长波（低能光子）范围内，波长色散型荧光光谱仪的分辨率好些。

就定性分析而言，在分析多种元素时能量色散型荧光光谱仪优于单道晶体谱仪。就测量个别分析元素而言，波长色散型荧光光谱仪更优。如果分析的元素事先不知道，用能量色散较好，而分析元素已知则用多道晶体色散仪好。

对易受放射性损伤的样品，如果液体，有机物（可能发生辐射分解），玻璃品，工艺品（可能发生褪色）等，用能量色散型荧光光谱仪分析特别有利。能量色散型荧光光谱仪很适合动态系统的研究。如在催化，腐蚀，老化，磨损，改性和能量转换等与表面化学过程有关的研究。

总之，WD-XRF与ED-XRF两种仪器，各有所有优点和不足，它们只能互补，而不能替代。

WD-XRF与ED-XRF的简明比较

在P型半导体中空穴浓度较高，在N型半导体中电子浓度较高。两者结合在一起时，载流子将由高浓度区向低浓度区扩散，结果在两者附近形成一个结区，如图4-3-1所示。在结区基本上不存在自由载流子，只有施主和受主的离子，形成一个空间电荷区，N型一侧带正电，P型一侧带负电，构成一个内部电场，电场将阻止载流子继续扩散。如果在空间电荷区产生电离形成自由载流子，将立即把电子拉向N区，空穴拉向P区。不可能存在自由载流子，所以PN结区称为“耗尽层”。

当给PN外加电压，反向偏置时，即电源正端接N区，负极接P区，使空间电荷电场增强。

电子和空穴分别向正端和负端扩散，结果使“耗尽层”的宽度增大。

耗尽层即为探测器的灵敏区。在电压反向偏置下，耗尽层电阻率极高，相当于外加电压全加在耗尽层端；而P区和N区，自由载流子浓度很高，电阻率很低，相当于两个电极。

探测的射线进入灵敏区（耗尽层），产生电离，生成大量电子-空穴对。在电场作用下，电子和空穴分别迅速向正、负两极漂移、被收集，在输出电路中形成脉冲电信号。

金硅面垒半导体探测器就是以N型硅单晶作基片。将基片经酸处理后形成一氧化层，并在氧化层上镀一层金膜（约10 nm厚）。在靠金膜的氧化层具有P型硅特性，在基片背面镀镍接电源正极，金膜与铜外壳接触接电源负极，氧化层构成PN结耗尽层为金硅面垒探测器的灵敏区。目前金硅面垒探测器灵敏区厚度最大可做到2 mm。一般做成圆片状。

金硅面垒探测器，由于耗尽层厚度较薄，主要用于探测带电重粒子（如α、p等），亦可用作能谱测量，探测效率近于100%。也可用于β射线测量，对γ射线不灵敏。

几种常用金硅面垒探测器特性列于表4-3-1。

图4-3-1 PN结形成及其特性

表4-3-1 几种金硅面垒探测器主要特性

X射线是具有极短波长和高能量的电磁波。 X射线的波长短于可见光的波长（大约在0.001至100 nm之间，而医学中使用的X射线的波长在0.001至0.1 nm之间），其光子能量为数万至数十万倍大于可见光。

由于其短波长和大能量，X射线在撞击物质时仅被该物质部分吸收，并且大部分通过原子之间的间隙透射，显示出强大的穿透能力。它的穿透能力与X射线的波长以及所穿透物质的密度和厚度有关。X射线波长越短，穿透率越大；密度越低，厚度越薄，X射线越容易穿透。

X射线的应用：

它通常用于医学上的荧光检查和工业中的探伤。如果工件的局部区域存在缺陷，则可以使用某种检测方法来确定工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小。

当该物质受到X射线照射时，会导致核外电子偏离原子轨道而产生电离。电离电荷的量可用于确定X射线曝光量。根据该原理，制造了X射线测量仪。 X射线检查设备用于实现零件的缺陷检测。

目前，市场上的X射线检查设备广泛用于电子工业的X射线检查，半导体X射线检查，锂电池X射线检查等各个行业。它在产品检查，异物扫描中起着至关重要的作用。 以及安全检查。

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