X-荧光

大家好！不知大家有没有关注过谱线变宽问题？理论上特征谱线应该是一条直线，是吧？

关于谱线变宽书本上貌似介绍得不多，寥寥数语一笔带过。目前找到书本上关于谱线变宽的原因

1是经准直器后准直不好的辐射会使谱线变宽；(《X射线荧光光谱分析基础》梁钰编著 ，P34)

2.基体效应是谱线不是直线的可能原因之一。(《材料的特征检测》(美)E.利弗森(E.Lifshin)主编；P551 (作者Ron Jekins))
还有其他解释吗？

这个可能是光学方面的原理吧？
不独有。

谱线变宽对你测试的结果还有影响的 有变动联络厂家工程师咨询下

谢谢 我再研究研究

我说一点个人理解，供参考，也供大家讨论。这个问题国内的XRF专著讨论这个的很少，倒是老外写的专著有涉及，不过通俗易懂就说不上了。这里说一点我个人的理解。
为什么XRF谱图上看到是峰，而不是一个几何的线，几点理由如下：
1. 首先谱线是由电子在能级间跃迁产生，能级本身是有宽度的，根据Heisenberg的不确定关系，ΔE·Δt ~ h，（h是普朗克常数），能量和时间不能同时准确测得，这个动量和位置不能同时测试是一样的。
因此跃迁产生的谱线本身是由自然宽度的，通常这个宽度在2eV左右；
2. 谱线的检测分成能量色散和波长色散，分开来讨论。

对于波长色散，由于是采用布拉格反射分光，即使是晶体是弯晶，也不可能完美的吻合罗兰圆，这个会导致反射的波长并不是特定的波长，而是λ±Δλ的波长范围都会被反射，进入检测器，这会使得谱线展宽成谱峰，还有正比计数器等检测器完成X光向电信号转化的时候，也不会每次都是完全统一的正比关系，也会有一个统计上的涨落，这都会导致谱峰展宽，不过这个展宽不厉害，大概在10eV左右。所以综合起来，波长色散的谱峰半峰宽FHWM一般都在十几个电子伏特左右；

对于能量色散，以现在主流的检测器是硅检测器来讨论。这里不细分Si（Li）或者Si-PIN，SDD神马的。峰型展宽的原因主要来自于X光激发产生的电子空穴对数量的统计涨落，以及电路噪声。
X光子进入Si片后，产生电子空穴对的数量是一个也是有统计涨落的，如果你学过能带理论，应该很容易明白这一点。另外，产生的电子空穴对并不一定都会被检测到，晶体中的缺陷会捕获电子，电子输运过程中，还会与声子也就是晶格交换能量，还有热噪声的影响，导致检测到的电子空穴对也并不是每个同元素光子都一样。理论模型的计算表明，这种统计涨落影响大约在100eV左右，这也是未来Si检测器的分辨率极限。
X光子产生的电子空穴对数量很少的，产生一对电子空穴对最低需要能量1.12eV，这是Si的禁带宽度，但是事实上，由于上述几个因素的影响，以液氮制冷的Si(Li)来说，平均下来大约是3.8eV产生一对电子空穴对，电制冷的Si(Li)温度不能到-180℃，会略有区别，不过不影响我们这个问题的讨论。我们可以简单的估算一下，以FeKa为例，其特征能量为6400eV，大约可以产生6400/3.8  = 1684，这大约是2.7×10E(-16) 库伦的电量，这是一个非常微弱的信号，因此需要强大的放大电路。事实上Si检测器这里采用了两级放大的做法。从硅片收集的脉冲电流先经过FET放大，然后送到外面的前置放大器。
上述的计算电量是为了说明信号经过了很大倍数的放大，同样的电路的噪声也同样会被放大。目前电路噪声影响在几十eV左右。

综合起来说，能量色散产生的峰型，半峰宽在一百多eV左右。

准直不好与谱线变宽无关，准直器只是限制X光行进的方向，不会选择波长。

基体效应看你怎么理解了，如果你认为样品本身的能级或者能带会使得谱线展宽，这个是对的，不过我们通常意义上，XRF术语中的基体效应是有确切的定义，并不是上述的意思。

综合起来说，我不知道你看到什么书上把谱线展宽的原因归结为这两个因素，但是我个人并不觉得这两个因素影响很大。

谢谢 您的专业解答。我们的是波长色散X射线荧光光谱仪。

XRD中也存在衍射线展宽问题，除了晶粒细化外，“衍射线展宽大部分来自仪器效应”，看了您的解答，看来XRF的谱线展宽也是大部分来自仪器效应，有分光晶体的影响，更多的是来自两个探测器的影响吧？看了下书，”理想的探测器除了对合适的光子能量应是灵敏的，还需具备两个重要的性质--正比性和线性“，也就是您说的目前的探测器存在统计上的涨落。具体怎么把衍射峰左右两边的能量跟波长联系起来我还需再琢磨琢磨，也希望您能推荐几本相关书籍。

《材料科学与技术丛书--材料的特征检测》这本书不错 全是老外写的国人翻译的，第2A卷，第9章X射线荧光分析是Ron Jenkins的大作，P551页说到“在两个吸收限之间，随着入射X射线光子的波长变长而吸收增加。这个特殊效益非常重要，尤其在定量X射线光谱学中，因为离开样品的一束特征光子的强度取决于组成样品的不同原子的相对吸收效应。这个效应称为基体效应，并且这也是作为元素浓度函数的特征谱线的强度可能不是直线的原因之一”，写到这忽然发现是不是我理解错了？这里应该指的是不经校正不同浓度元素的工作曲线可能不是直线的意思吧...

老外的说法没有什么问题，和我们通常对基体效应的理解是一致的。通常意义上的基体效应是指不同的基体吸收荧光的能力不一样，特别是波长长的信号，特征能量小，穿透能力弱，所以受到基体影响更大。按照这个定义，基体效应与谱线展宽没有关系。

XRD的峰型展宽主要是来自于晶格的不完美，比如多晶衍射，晶粒本身的大小就会导致展宽的问题。WDXRF中的展宽我个人看法主要是来自于分光晶体不能完全切合罗兰圆。