波長色散型X射線熒光光譜儀的X光管介紹

X光管是波長色散型X射線熒光光譜儀（WD-XRF）核心的部件之一，其性能很大程度影響了整個儀器的最終性能。影響光管的性能的主要參數有功率，電壓，電流，鈹窗膜厚度，陽極靶材，陰極燈絲等。

圖1，為光管的結構示意圖，在高壓下，電子從燈絲表面逸出，在電場作用下，打到陽極靶材上，激發出初級X射線，在這個過程中，電子動能99%轉化成熱能，所以需要不斷對光管進行冷卻。

X光管結構示意圖

市面上WD-XRF的X光管有不同功率的型號。目前，大型的WD-XRF最常見的一般以3KW（或4KW）為主，也有1KW、2.4KW等小功率。其最主要的區別是對元素激發效果不同，功率越大，激發效果越好，特別是對輕元素的激發。

圖2 X射線熒光強度與功率

X光管的電壓電流也是很重要的性能指標。電壓的作用一般是對元素進行激發，其設置最佳激發電壓應高于元素臨界激發電位的 4 ～ 10 倍。電流的作用為提高元素的熒光產額。受限于X光管的最大功率，對于重元素需要大電壓，低電流的激發條件。對于輕元素需要低電壓和大電流的激發條件。圖3為元素熒光強度與電壓電流的關系。

圖3 X射線熒光強度與電壓電流之間的關系

Be（鈹）窗膜的厚度很大程度上影響初級X射線的強度，Be（鈹）窗膜越厚，對初級X射線吸收作用越強。X射 線光管的Be窗膜不斷向超薄發展。其目的是為了在相同功率下獲得更大的激發強度 （節能環保）。目前，市面上最薄的Be（鈹）窗膜的厚度在30μm。由圖2可知，在功率一定下，窗膜越薄，元素的激發效果越好，特別針對輕元素和超輕元素，其激發效果有1.5倍左右的提升。

X光管的靶材常見的是Rh靶，其特征譜線Rh Kα和RhLα線，能對全元素段有很好的激發。Rh靶的弊端在于會對Rh附近元素（比如Ag、Cd等）的測試會有干擾，需要儀器采用特殊的濾光片，消除靶材譜線的干擾，才能進行測試。X光管也有其他靶材（比如Mo、W、Cr等）的配置，但是目前市面上很少應用于（WD-XRF），在此略過。

對于WD-XRF的X光管，上述的結構很大程度影響了，產生的初級X射線的強度，對被測樣品的激發效果。X光管另外的核心的要求就是其X射線強度的穩定性，只有強度穩定，才能保證分析結果的穩定。