微X射线荧光(µXRF)技术详解

微 X 射线荧光 (µXRF) 是一种元素分析技术，它允许检测非常小的样品区域。与传统的 XRF 仪器一样，微 X 射线荧光通过使用直接 X 射线激发来诱导来自样品的特性 X 射线荧光发射，以用于元素分析。与传统 XRF 不同（其典型空间分辨率的直径范围从几百微米到几毫米），µXRF 使用 X 射线光学晶体来限制激发光束尺寸或将激发光束聚焦到样品表面上形成小光斑，从而可以分析样品上的小特性。传统 µXRF 仪器使用简单的针孔光圈来限制样品表面上的入射光束尺寸。只有与孔同轴的 X 射线才从光圈发射。遗憾的是，该方法阻挡了 X 射线源发射的大部分 X 射线通量，导致样品上的入射通量低，这影响了该方法对微量元素进行分析的灵敏度。

　　多毛细管和双曲面弯晶聚焦 X 射线光学晶体为 µXRF 应用提供了在样品表面形成具有高 X 射线通量的小焦斑的替代方法。此外，这些光学晶体克服了 X 射线强度的负二次方对离源距离的依存性的限制，从而开发了用于内嵌半导体和其他材料工业的小尺寸和低功率 µXRF 系统，并且开发出远程或便携式仪器。采用 X 射线光学晶体的 µXRF 已成功用于多种应用，包括小特性评估、元素映射、薄膜和镀层厚度测量、微量污染物检测、用于高级电路板的多层涂层评估、微粒分析和取证。

　　多毛细管聚焦光学晶体从发散 X 射线源收集 X 射线，并将它们引导至样品表面上形成直径小到几十微米的小聚焦光束。与使用简易针孔准直器相比，由此增加的强度以小焦斑传递到样品，可增强用于小特性分析的空间分辨率和微量元素测量性能。

　　双曲面弯晶光学晶体将高强度微米级单色 X 射线束引导至样品表面，用于加强元素分析。单色激发消除了荧光峰下的 X 射线散射本底，因此与使用针孔的 µXRF 方法相比，其测量灵敏度更高。

　　通过 EDXRF 或 WDXRF 结构，使用多毛细管或双曲面弯晶光学晶体可实现 µXRF技术

　　标准 µXRF 配置。可以扫描样品，以小至 10 µm（随能量变化）的空间分辨率测量样品内的元素分布。

　　微 WDXRF 仪器使用多毛细管聚焦光学晶体将 X 射线从源聚焦到样品上，并使用多毛细管准直光学晶体收集从样品表面上小光斑发射的荧光，并将其引导至色散晶体上。

　　微 WDXRF 使用多毛细管聚焦光学晶体将 X 射线从源聚焦到样品上，并使用双曲面弯晶单色仪收集和分散样品上小光斑发射的荧光 X 射线，并将其引导至检测仪。

　　共焦 µXRF 使用两个多毛细管光学晶体，一个用于小光斑样品激发，另一个用作空间滤波器，适用于本底辐射来自不会干扰相关信号的区域的所有应用。这种配置适用于测量放射性样品中的空间分布以及深度剖析应用。

　　使用双曲面弯晶光学晶体的单色微 EDXRF。

　　使用双曲面弯晶光学晶体的单色 WDXRF 对于相关的特定样品元素具有非常高的灵敏度。该技术已成功应用于石油产品中低硫含量的测定。