處于激發(fā)態(tài)的原子，要通過(guò)電子躍遷向較低的能態(tài)轉化，同時(shí)輻射出被照物質(zhì)的特征X射線(xiàn)，這種由入射X射線(xiàn)激發(fā)出的特征X射線(xiàn)，稱(chēng)為二次特征X射線(xiàn)（熒光X射線(xiàn)）此種輻射又稱(chēng)為熒光輻射。

中文名

熒光輻射

外文名

Fluorescence radiation

屬性

特征X射線(xiàn)

學(xué)科

電磁學(xué)

應用領(lǐng)域

天文學(xué)

定義

處于激發(fā)態(tài)的原子，要通過(guò)電子躍遷向較低的能態(tài)轉化

產(chǎn)生原理

當紫外光或波長(cháng)較短的可見(jiàn)光照射到某些物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)會(huì )發(fā)射出各種顏色和不同強度的可見(jiàn)光，而當光源停止照射時(shí)，這種光線(xiàn)隨之消失。這種在激發(fā)光誘導下產(chǎn)生的光稱(chēng)為熒光，能發(fā)出熒光的物質(zhì)稱(chēng)為熒光物質(zhì)。

分子的吸收光譜和產(chǎn)生熒光的機制：當物質(zhì)分子吸收某些特征頻率的光子以后，可由基態(tài)躍遷至第一或第二電子激發(fā)態(tài)中各個(gè)不同振動(dòng)能級和各個(gè)不同轉動(dòng)能級。處于激發(fā)態(tài)的分子通過(guò)無(wú)輻射弛豫（例如，與其它分子碰撞過(guò)程中消耗能量，或者，對分子組織而言，誘發(fā)光化反應而消耗能量等）降落至第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級，然后再由這個(gè)最低振動(dòng)能級以輻射弛豫的形式躍遷到基態(tài)中各個(gè)不同的振動(dòng)能級，發(fā)出分子熒光，然后再無(wú)輻射弛豫至基態(tài)中最低振動(dòng)能級。

幾乎所有物質(zhì)分子都有吸收光譜，但不是所有物質(zhì)都會(huì )發(fā)熒光。產(chǎn)生熒光必須具備以下條件：①該物質(zhì)分子必須具有與所照射的光線(xiàn)相同的頻率，這與分子的結構密切相關(guān)。②吸收了與本身特征頻率相同的能量之后的物質(zhì)分子，必須具有高的熒光效率。許多吸光物質(zhì)并不產(chǎn)生熒光，主要是因為它們將所吸收能量消耗于與溶劑分子或其它分子之間的相互碰撞中，還可能消耗于一次光化學(xué)反應中，因而無(wú)法發(fā)射熒光，即熒光效率很低。

輻射測量

測量X射線(xiàn)熒光的原理是，元素發(fā)射特征輻射隨其原子序數和例如X射線(xiàn)的作用而變化。發(fā)射的該輻射比激發(fā)的輻射軟。成分由估算輻射的能量分布來(lái)確定，因為能量和組成元素的原子序數之間的關(guān)系是線(xiàn)性的。根據特征輻射強度，可以測定每種存在元素的總量。

放射性同位素X射線(xiàn)熒光指的是一種方法，在該法中特征輻射是用上述放射性同位素發(fā)射的輻射產(chǎn)生的，而不是通過(guò)X射線(xiàn)激發(fā)產(chǎn)生的。與用x射線(xiàn)裝置的方法相比，放射性同位素激發(fā)的優(yōu)點(diǎn)在于儀器尺寸較小，價(jià)格較低，可以做成便攜式。缺點(diǎn)是不是所有元素都能用放射性同位素激發(fā)來(lái)測定，用此方法所發(fā)射的輻射其能量較X射線(xiàn)管法要低，因而導致較低的測量精度。作能量鑒別時(shí)，也可使用具有給定成分和厚度的吸收過(guò)濾器對。用兩個(gè)過(guò)濾器測得的強度之差可以視為與給定能量對應的輻射強度。能量與具有相鄰原子序數

和

的元素組成的過(guò)濾器對的質(zhì)量吸收系數的關(guān)系示于下圖。過(guò)濾器對的吸收能力在能帶

以外幾乎相同；被測元素的特征輻射的強度處在能帶

之內，可以用提到的差分測量來(lái)測定。

過(guò)濾器對的質(zhì)量吸收系數與能量關(guān)系

在下圖（a）所示測量裝置中，兩次必要的測量是更換了過(guò)濾器之后用閃爍探測器連續進(jìn)行的。系列生產(chǎn)的某一攜帶式放射性同位素X射線(xiàn)熒光分析儀，采用輻射源可以測定Co，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni，Pb或Zn的含量。下圖（b）示出測量鐵濃度的裝置的校準曲線(xiàn)。鐵的測量要用Cr和Mn制成的過(guò)濾器對。

采用差分過(guò)濾的X射線(xiàn)熒光分析器的測量頭

X射線(xiàn)分析

X射線(xiàn)定性分析

根據莫斯萊定律，分析元素產(chǎn)生的X射線(xiàn)熒光的波長(cháng)與其原子序數具有確定的對應關(guān)系，這就是X射線(xiàn)熒光定性分析的基礎。對于波長(cháng)色散譜，根據選用的分光晶體（d已知）和測得的

角。用布拉格方程計算出波長(cháng)λ，然后查表（

表或

表)，可查出相應元素。如用

作分光晶體時(shí)，在

為

處出現一強峰，從表上查出此譜線(xiàn)為元素銥的

線(xiàn)，由此可初步判斷試樣中有元素銥。在能量色散譜中，可從能譜圖上直接讀出峰的能量，再查閱能量表即可。

自20世紀70年代末開(kāi)始，已開(kāi)發(fā)出定性分析的計算機軟件和專(zhuān)家系統。可自動(dòng)對掃描譜圖進(jìn)行搜索和匹配，以確定是何種元素的哪條譜線(xiàn)，大大提高了分析的效率。

X射線(xiàn)定量分析

X射線(xiàn)熒光定量分析的依據是X射線(xiàn)熒光的強度與含量成正比。定量分析方法主要有標準曲線(xiàn)法、內標法、標準加入法等。

熒光物質(zhì)鑒別

由熒光的發(fā)光原理可知，分子熒光光譜與激發(fā)光源的波長(cháng)無(wú)關(guān)，只與熒光物質(zhì)本身的能級結構有關(guān)，所以，可以根據熒光譜線(xiàn)對熒光物質(zhì)進(jìn)行定性分析鑒別。

照射光越強，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)的分子數越多，因而產(chǎn)生的熒光強度越強，測量時(shí)靈敏度越高。一般由激光誘導熒光測量物質(zhì)的特性比由一般光源誘導熒光所測的靈敏度提高2-10倍。