全反射X射线荧光光谱仪(TXRF)原理简述

X射线荧光(XRF)是当原级X射线照射样品时，受激原子内层电子产生能级跃迁所发射的特征二次X射线。该二次X射线的能量及强度可被探测，与样品内待测元素的含量相关，此为XRF光谱仪的理论依据。

根据分光系统的不同，XRF光谱仪主要有波长色散型(WDXRF)和能量色散型(EDXRF)两种，二者结构示意如下图：

图1 WDXRF结构示意图 

图2 EDXRF结构示意图

自上世纪40年代XRF光谱仪诞生，作为元素光谱分析技术的重要分支，在冶金、地质、矿物、环境等领域有着广泛应用。但常规XRF光谱仪并不适于痕量元素的检测，而且复杂多变的基体效应导致系统误差较大。目前，多采用数学校正、基体分离等手段以克服这些缺点。

在上世纪70年代，出现了将全反射现象应用于XRF分析的技术，即将少量样品置于平滑的全反射面上进行检测，称为全反射X射线荧光(TXRF)。如下图：

图3 TXRF结构示意图

由上图可以看出，EDXRF中X射线的出入射角度通常约为40o，分析深度通常发生在近表层100μm左右，有较强的背景及基体影响；TXRF为EDXRF的变种，其入射角度<0.1o，分析深度通常<1μm，原级束几乎被全反射。

通常，仅需将样品溶液或悬浊液置于支撑的光学平面上(如石英玻璃)，蒸干后，残留物上机检测。因平面的高反射率，载体的光谱背景几乎被消除；少量的残留物所形成的薄层样品基体效应很小，具有以下几点重要的优势：

1/ TXRF可不使用标准曲线，仅用内标法便完成定量分析；

2/ 具有出色的检出能力，低至10-7~10-12g；

3/ 微量样品中痕量元素的检测。

意大利GNR公司是一家老牌欧洲光谱仪生产商，其X射线产品线诞生于1966年，经过半个多世纪的技术开发和研究，该产品线已经拥有众多型号满足多个行业的分析需求。X射线衍射仪（XRD）可测试粉末、薄膜等样品的晶体结构、残余奥氏体、残余应力等指标，多应用于分子结构分析及金属相变研究；而全反射X荧光光谱仪（TXRF）的检测限已达到皮克级别，其非破坏性分析特点应用在痕量元素分析中，涉及环境、医药、半导体、核工业、石油化工等行业。