利用原子受質子激發後產生的特徵 X射線的能量和強度來進行物質定性和定量分析的方法。簡稱質子 X射線螢光分析，英文縮寫為PIXE。質子X 射線螢光分析是20 世紀70 年代發展起來的一種多元素微量分析技術，其分析靈敏度可達10-16 克，相對靈敏度可達10-6～10-7 克/克。原則上可分析原子序數大於13 的各種元素。80 年代前期，可實際測定的元素有：自鋁至鈰（氬、氪、氙、鎝、鈀和碲除外）、自鉭至鉍（錸、鋨、銥除外）、釷和鈾，有的設備還可分析鎂和硼，共可測52 種元素。
基本介紹
- 中文名：質子激發X射線螢光法
- 外文名：PIXE,Proton Induced X-ray Emission
原理,實驗裝置,非真空分析技術,X 射線譜,
原理
基本原理是用高速質子照射樣品，質子與樣品中的原子發生庫侖散射。原子內層電子按一定幾率被撞出內殼層，留下空穴，較外層電子向這個空穴躍遷時發射出特徵X 射線。用探測儀器探測和記錄這些特徵X 射線譜，根據特徵X 射線的能量可定性地判斷樣品中所含元素的種類，根據譜線的強度可計算出所測元素的含量。
實驗裝置
質子X 射線螢光分析的主要實驗裝置包括：①加速器，一般用質子靜電加速器，選用能量為1～3 兆電子伏的質子，在此能量範圍內，質子激發X射線的產額高，靈敏度高；質子的能量再高時，將會引起許多核反應，使本底增大；能量再低時，質子的穿透能力下降，只能用於表面分析。②靶室（或稱散射室），是分析樣品放置處，其中有特製的樣品架，並且包括質子束準直系統、均束裝置和集束裝置，有探測窗連線探測器，靶室和真空系統相連線。③X 射線能譜分析儀，常用矽（鋰）能譜儀。在質子束照射下，樣品發射出的特徵X 射線穿過鈹窗、空氣層和吸收片，進入矽（鋰）能譜分析儀。這種譜儀在一次測量中可以記錄樣品中所有可分析元素的特徵X 射線譜，配合電子計算機，可進行線上分析，直接給出各元素的含量。
非真空分析技術
質子X 射線螢光分析一般在真空中照射樣品（稱作真空分析或內束技術），但也發展了一種非真空分析技術（或稱外束技術），即將質子束從真空室中引出，在空氣（或氦氣）中轟擊樣品。真空分析可能引起厚樣品積累正電荷（質子電荷）而吸引周圍電子，造成本底增高。非真空分析由於樣品周圍空氣電離而有導電性，可消除電荷積累；空氣有冷卻作用，可使樣品不易損壞。此外，在真空室外更換樣品比較方便，液體或放氣樣品不受限制，樣品尺寸也可不受靶室的限制。但是空氣中的氬和氪對某些輕元素的分析有干擾作用。
X 射線譜
在質子X 射線螢光分析中所測得的X 射線譜是由連續本底譜和特徵X 射線譜合成的疊加譜。樣品中一般含有多種元素，各元素都發射一組特徵X 射線譜，能量相同或相近的譜峰疊加在一起，直觀辨認譜峰相當困難，需要通過複雜的數學處理來分解X 射線譜。解譜包括本底的扣除、譜的平滑處理、找峰和定峰位、求峰的半高寬和峰面積。譜的數學解法已研究出多種，並已編製成電腦程式。從解X 射線譜中可得到某一待測元素的特徵譜峰的面積（峰計數），根據峰面積可計算出該元素的含量。這種直接計算的辦法需要對探測系統標定探測效率、確定探頭對靶子所張立體角、測定射到靶子上的質子數等。
在實際分析工作中多採用相對測定法，即將試樣和標樣同時分析比較，
設試樣和標樣中待測元素的特徵X 射線譜峰計數為NX 和NS，含量為Wx 和WS則得：
Wx=NxWs/Ns
