ED-XRF(能量發散式X射線分析儀)蒒檢Rohs/WEEE 
管制五大元素(Pb鉛、Cd鎘、Hg汞、Br溴、Cr鉻)的原理

        在原子結構(圖一)中，原子裡的電子都具有不同的能量，不論這些電子的能
量如何大，一定是小於原子核對電子的束縛能量（binding energy），否則電子
就會離開原子而跑掉了。但當原子裡的電子從外來的輻射獲得的能量，使得電
子本身之能量大於原子核對它的束縛能量後，電子就會離開原子而射出，使原
來呈中性的原子，變成一帶正電（少掉一個電子的原子本身）和一帶負電（射
出的電子）的離子對（ion pair），這種作用，就稱為游離（ioni-zation）。能造
成游離作用的輻射稱為游離輻射（ionizingradiation）。假如電子自輻射所獲得
的能量，不足以使電子離開原子核的束縛，只能使電子在原位置振動，或離開
原位置跳到較高的能階上去，這種作用稱為激發（excitation）。只能造成激發
作用的輻射，稱為非游離輻射（non-ionizing radiation）。
  圖一 原子結構‧

    ED-XRF主要以特性X射線做為分析之能量。一台典型的X射線螢光光譜分析儀主
要由激發源（X射線管）和檢測系統構成。X射線管產生X射線（一次X射線），將X射線
照射在樣品上以激發被測樣品(圖二)，使樣品內原子之電子吸收此一X射線而被激發或
游離(圖三)，
       

圖二  X射線照射樣品                                                  圖三 電子被激發或游離

產生內層軌域之電子空洞，然後再從外層電子遞補進到內層軌域時(圖四)，
會釋放出二次X射線，此特性X射線之能量為兩個軌道之能階差(圖五)，

   

 圖四 外層電子遞補至內層           圖五 釋放出特性x射線,產生能階差

不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性；這種通過
分析反射的X射線(二次射線)的方法叫做XRF(X射線螢光光譜分析)。檢測系統
測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量，然後，再透過軟體將所收集到
的訊息轉換成樣品中各種元素的種類及濃度。

由於在較內層的電洞被補充之後，會接著一系列電子躍遷，使外層電子重新排
列，此過程會導致特性X射線之發射，所以在光譜線上會出現多條譜線代表同
一元素，通常以Kα的能階譜線做為元素之定性及定量密度之計算。

  
圖六 隔一個軌域遞補到K層,其特性X射線之能階差稱為Kα。

  
圖七 隔二個軌域遞補到K層,其特性X射線之能階差稱為Kβ。

由圖六及圖七延伸理解，隔一個軌域遞補的能階稱為 α (Alpha)，而隔二個軌域遞補
的能階稱為β(Beta)；而遞補到K層的稱為Kα，遞補到L層的則稱之為Lα。

利用X射線螢光原理，理論上應該可以測量元素週期表中的每一種元素，但在實際應
用中，有效的元素測量範圍為鈉（Na-11）到鈾(U-92)；其中，元素鈉（Na-11）、
鎂(Mg-12)、及濃度較低的氯(Cl-17)需要裝設抽真空設備排除空氣中氬氣的干擾，以
提升其靈敏度方能偵測出來。這項一種元素分析技術，早已廣泛的應用於冶金、地質
、有色、建材、商檢、環保、衛生等各個領域。

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