1、X射線光管

X射線光管由陰極燈絲和陽極靶組成，燈絲通電流后會放出熱電子，在陰極燈絲和陽極靶之間加一個20～60kV的高壓，電子在高壓作用下加速撞擊陽極靶。陽極靶由金屬組成，常用的材料有Rh、Mo、Cr。加速電子撞擊陽極靶，與靶金屬中的電子相互作用并以X射線光子的形式釋放部分能量，這些X射線光子就是激發(fā)源。

常規(guī)X射線光管主要采用端窗和側(cè)窗兩種設(shè)計(jì)。普通X射線光管一般由真空玻璃管、陰極燈絲、陽極靶、鈹窗以及聚焦柵極組成，并利用高壓電纜與高壓發(fā)生器相接，同時高功率光管還需要配有冷卻系統(tǒng)。當(dāng)電流流經(jīng)X射線光管燈絲線圈時，引起陰極燈絲發(fā)熱發(fā)光，并向四周發(fā)射電子。一部分電子被加速，撞擊X射線光管陽極，大約99%的能量轉(zhuǎn)換成熱；另一部分撞擊電子，電子減速，動能損失，損失的動能將以光子發(fā)射的形式出現(xiàn)，從而產(chǎn)生連續(xù)X射線譜和靶線特征譜。X射線經(jīng)鈹窗出射后，照射樣品。

 

2、分光系統(tǒng)

X射線光管產(chǎn)生的X射線激發(fā)源照射到被測樣品上，激發(fā)出樣品中各個元素的各條特征譜線（X射線熒光），X射線熒光穿過準(zhǔn)直器后以平行光入射到分光晶體上。分光晶體利用X射線的衍射特性，將不同波長的X射線分開到不同的衍射角度。

 

1）初級濾光片

當(dāng)需要分析痕量元素時，X射線光管產(chǎn)生的連續(xù)譜被輕基體強(qiáng)烈散射，在痕量元素的譜峰附近產(chǎn)生高背景，嚴(yán)重干擾測定。解決方法之一是在X射線光管和樣品之間的光路中插入一塊金屬濾光片，利用濾光片的吸收特性消除或降低X射線光管發(fā)射的原級X射線譜，尤其是消除靶材特征X射線譜和雜質(zhì)線對待測元素的干擾，提高分析靈敏度和準(zhǔn)確度。

 

2）面罩轉(zhuǎn)換器

在樣品和準(zhǔn)直器之間裝上一個視野限制面罩，作用相當(dāng)于光欄，以消除由樣品杯（主成分、雜質(zhì)等）產(chǎn)生的X射線熒光和散射線，確保準(zhǔn)直器只檢測來自樣品的熒光X射線。目前，可根據(jù)分析樣品尺寸的大小和被測元素的含量選擇不同尺寸的面罩，被測元素含量較高可選擇尺寸小的面罩，被測元素含量較低，為了提高強(qiáng)度可選擇較大尺寸的面罩。

 

3）準(zhǔn)直器

準(zhǔn)直器是由許多間距精密的平滑的薄金屬片疊積而成，它分為初級準(zhǔn)直器和次級準(zhǔn)直器。初級準(zhǔn)直器安裝在樣品和晶體之間，次級準(zhǔn)直器安裝在探測器的前面，初級準(zhǔn)直器使樣品發(fā)射出的X射線熒光通過準(zhǔn)直器變成平行光束照射到晶體上，經(jīng)晶體分光后再通過次級準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后進(jìn)入探測器，初級準(zhǔn)直器對光譜儀分辨率起著重要作用。在分析輕元素時，要選用粗準(zhǔn)直器。重金屬譜線復(fù)雜且又互相接近，所以要選擇細(xì)準(zhǔn)直器提高分辨率。

 

4）分光晶體

分光晶體是光譜儀的重要元件，應(yīng)用了X射線的衍射特性，將樣品發(fā)射的各元素的特征X射線熒光，按波長分開以便測量每條譜線。不同的晶體和同一晶體的不同晶面具有不同的色散率和分辨率。

分光晶體的選擇標(biāo)準(zhǔn)是：1）適合于所需要測量的分析線的波長范圍，2d > λ，并且衍射強(qiáng)度大，峰背比高；2）分辨率高，即具有較高的色散率和窄的衍射峰寬度；3）不產(chǎn)生異常反射線，不產(chǎn)生晶體熒光，不含干擾元素；4）穩(wěn)定性好，要求溫度系數(shù)小，對水蒸氣、空氣、X射線中曝光時的穩(wěn)定性要好，機(jī)械性能良好。

 

3、探測器

探測器接收經(jīng)過分光以后某一波長的X射線光子，將光子信號轉(zhuǎn)換為電信號，獲得X射線熒光的強(qiáng)度值。探測器包括流氣計(jì)數(shù)器（正比計(jì)數(shù)器）和閃爍計(jì)數(shù)器，流氣計(jì)數(shù)器用于探測輕元素的X射線熒光，閃爍計(jì)數(shù)器用于探測重元素的X射線熒光。