智子，吉发，谢县，英光，奋喜

[L]:质子诱导x射线发射分析

用质子激发原子产生的特征x射线的能量和强度对物质进行定性和定量分析的方法。质子x射线荧光分析，简称PIXE。

质子x射线荧光分析是20世纪70年代发展起来的一种多元素微量分析技术，分析灵敏度可达10- 16g，相对灵敏度可达10-6 ~ 10- 7g /g。原子序数大于13的元素原则上可以分析。20世纪80年代初，可以测量的元素有：从铝到铈(除了氩、氪、氙、锝、钯和碲)，从钽到铋(除了铼、锇和铱)，钍和铀，有些设备还可以分析镁和硼。总共可以测量52种元素。

其基本原理是用高速质子照射样品，样品中的质子和原子产生库仑散射。原子内层的电子以一定的概率被撞出内层，留下一个空穴，外层的电子发射出特征x射线。通过检测仪器对这些特征x射线光谱进行检测和记录，根据特征x射线的能量可以定性判断样品中所含元素的种类，根据谱线的强度可以计算出被测元素的含量。

质子x射线荧光分析的主要实验设备有：

(1)加速器，通常是质子静电加速器，选择能量在1 ~ 3mev的质子，在这个能量范围内，质子激发的x射线产率高，灵敏度高；当质子能量较高时，会引起许多核反应，增加本底。在较低的能量下，质子的穿透性变弱，只能用于表面分析。

(2)靶室(或散射室)是放置分析样品的场所。有一个专用的样品架，包括质子束准直系统、光束平衡装置和聚束装置。探头窗与探测器相连，靶室与真空系统相连。

(3) x射线光谱仪，常用硅(锂)光谱仪。在质子束照射下，样品通过铍窗、空气层和吸收板发射特征x射线进入硅(锂)光谱仪。该光谱仪可在一次测量中记录样品中所有可分析元素的特征x射线光谱。在电子计算机的帮助下，可以进行在线分析，直接给出各元素的含量。

质子x射线荧光分析通常在真空中照射样品(称为真空分析或内束技术)，但也开发了一种非真空分析技术(或外束技术)，其中从真空室中抽出一束质子并与空气(或氦)中的样品轰击。真空分析可能会导致厚样品积累正电荷(质子电荷)并吸引周围的电子，从而导致更高的背景。非真空分析由于样品周围的空气电离而具有导电性，可以消除电荷积累；空气有冷却作用，使样品不受损坏。此外，在真空室外更换样品方便，不受液体或排气样品的限制，样品大小不受靶室的限制。但是空气中的氩和氪会干扰对一些轻元素的分析。

质子x射线荧光分析中测量的x射线光谱是由连续背景光谱和特征x射线光谱组成的叠加光谱。样品一般含有多种元素，每种元素发出一组特征x射线光谱。相同或相似能量的谱峰叠加在一起。直接识别光谱峰是相当困难的，这需要复杂的数学处理来分解x射线光谱。光谱求解包括背景推导、光谱平滑、寻峰定位、峰半高、峰宽和峰面积。各种光谱的数学解已经被开发出来，并被编入计算机程序。通过求解x射线光谱得到待测元素的特征光谱峰面积(峰数)，并根据峰面积计算出该元素的含量。这种直接计算方法需要标定探测系统的探测效率，确定探头与目标的立体角，测量目标上的质子数。

在实际分析工作中，常采用相对测量法，即将样品与标准样品同时进行分析比较，将样品与标准样品中待测元素的特征x射线谱峰计数设为NX和NS，含量设为WX和WS，则可得：

Wx=nxws/ns

任志刚等：《质子X荧光分析和质子显微镜》，原子能出版社，北京，1981。S.hansson和t.Hansson，粒子诱导x射线发射的分析应用，核仪器与方法，Vol.137, pp.473 ~ 516,1976。