基本理論
眾所周知，X射線在醫(yī)療診斷領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其實(shí)，它同時(shí)也奠定了諸多功能強(qiáng)大的分析測試技術(shù)的基礎(chǔ)，包括X射線熒光（XRF）光譜分析技術(shù)。
XRF光譜分析技術(shù)可用于確認(rèn)物質(zhì)里的特定元素， 同時(shí)將其量化。它可以根據(jù)X射線的發(fā)射波長（λ）及能量（E）確定具體元素，而通過測量相應(yīng)射線的密度來確定此元素的量。如此一來，XRF度普術(shù)就能測定物質(zhì)的元素構(gòu)成。

每一個(gè)原子都有自己固定數(shù)量的電子（負(fù)電微粒）運(yùn)行在核子周圍的軌道上。而且其電子的數(shù)量等同于核子中的質(zhì)子（正電微粒）數(shù)量。從元素周期表中的原子數(shù)我們則可以得知質(zhì)子的數(shù)目。每一個(gè)原子數(shù)都對(duì)應(yīng)固定的元素名稱， 例如鐵，元素名是Fe，原子數(shù)是26。 能量色散X熒光與波長色散X熒光光譜分析技術(shù)特別研究與應(yīng)用了最里層三個(gè)電子軌道即K，L，M上的活動(dòng)情況，其中K軌道最為接近核子，每個(gè)電子軌道則對(duì)應(yīng)某元素一個(gè)個(gè)特定的能量層（如圖1.2）。

在XRF分析法中，從X光發(fā)射管里放射出來的高能初級(jí)射線光子會(huì)撞擊樣本元素。這些初級(jí)光子含有足夠的能量可以將最里層即K層或L層的電子撞擊脫軌。這時(shí)，原子變成了不穩(wěn)定的離子。由于電子本能會(huì)尋求穩(wěn)定，外層L層或M層的電子會(huì)進(jìn)入彌補(bǔ)內(nèi)層的空間。在這些電子從外層進(jìn)入內(nèi)層的過程中，它們會(huì)釋放出能量，我們稱之為二次X射線光子。而整個(gè)過程則稱為熒光輻射。每種元素的二次射線都各有特征。而X射線光子熒光輻射產(chǎn)生的能量是由電子轉(zhuǎn)換過程中內(nèi)層和外層之間的能量差決定的。
這個(gè)關(guān)系用公式表示為：

其中h是普朗克常數(shù)，c代表光速，而λ是具體光子的波長。
波長和能量成反比，因元素不同而不同。例如， 鐵原子Fe的Kα能量大約是6.4千電子伏。特定元素在一定時(shí)間內(nèi)所放射出來的X射線的數(shù)量或者密度，能夠用來衡量這種元素的數(shù)量。典型的XRF能量分布光譜顯示了不同能量時(shí)光子密度的分布情況。

元素分析
諸多元素分析人員都會(huì)選擇XRF光譜分析技術(shù)，因?yàn)樗梢栽赑PM到100%的濃度變化范圍中確定元素成分并將其量化。 而且，它基本上不要求樣本準(zhǔn)備工作，也不會(huì)破壞樣品， 徹底分析樣品得到測試結(jié)果的過程也非常短。 所有這些優(yōu)點(diǎn)使得X熒光光譜分析技術(shù)與其它的元素分析技術(shù)相比大大地降低了樣品分析的單位成本。
比如說，濕化學(xué)元素分析技術(shù)不僅因?yàn)槭褂玫綕饪s酸或其他危險(xiǎn)物質(zhì)而具有破壞性，而且樣本的準(zhǔn)備工作也相對(duì)耗時(shí)。 分析過程除毀掉樣本外，還會(huì)產(chǎn)生一些廢棄的危害性液體等待安全處理。 具體講，這種技術(shù)常常需要20多分鐘甚至幾個(gè)小時(shí)的樣本準(zhǔn)備與分析時(shí)間。 這難免會(huì)導(dǎo)致單位樣本分析的相對(duì)高昂費(fèi)用。 然而，在PPB或更低濃度的分析中，濕化學(xué)儀器分析技術(shù)還是得到了廣泛的應(yīng)用。
當(dāng)然，任何的元素分析技術(shù)在應(yīng)用時(shí)都會(huì)存在化學(xué)或物理的缺陷，所有應(yīng)該不斷的修正補(bǔ)充，以得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果。 大部分濕化學(xué)儀器元素分析技術(shù)的發(fā)展存在三個(gè)障礙：過分具體而復(fù)雜的樣本準(zhǔn)備過程，儀器的發(fā)展步伐以及系統(tǒng)軟件中數(shù)學(xué)計(jì)算的更正難度。 而X熒光分析技術(shù)起初主要面對(duì)的則是如何處理基質(zhì)效應(yīng)——物質(zhì)的其他元素會(huì)影響到目的元素的分析結(jié)果。鑒于問題的普遍性與突出性，研究人員經(jīng)記錄分析已經(jīng)通過儀器應(yīng)用的不斷發(fā)展與系統(tǒng)軟件中數(shù)學(xué)計(jì)算的修正找到了簡易而快速的解決辦法。 有些時(shí)候，樣品的形狀結(jié)構(gòu)也有可能會(huì)影響到X熒光分析的結(jié)果，但是也可以通過加工使之變得平滑或變成玻璃球狀等手段加以解決。
用X熒光光譜分析技術(shù)進(jìn)行定量測試，主要采用的是實(shí)驗(yàn)的方法或基本參數(shù)的數(shù)學(xué)分析方法（FP），其中實(shí)驗(yàn)的方法指的是采用與未知量性質(zhì)類似的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)曲線的分析。 而FP更加常用，因?yàn)樗恍枰魏螛?biāo)準(zhǔn)或校準(zhǔn)曲線就可以進(jìn)行元素分析。 這樣的話，分析人員就可以立即使用分析系統(tǒng)，而沒有必要花時(shí)間為不同的元素成分建立各自的校準(zhǔn)曲線。 隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)性能提升與應(yīng)用，F(xiàn)P數(shù)學(xué)分析還可以通過參照已知物質(zhì)的元素庫簡便而快速地確定未知物質(zhì)的元素組成，甚至還能徹底識(shí)別此物質(zhì)。

能量彌散X射線熒光光譜分析技術(shù)
SciAps 選擇能量彌散X射線熒光（EDXRF）光譜分析技術(shù)主要基于兩點(diǎn)：一是其簡便性，二是它非常適用于現(xiàn)場手持測試。 每個(gè)EDXRF光譜分析系統(tǒng)通常包含三個(gè)主要部分： 激發(fā)源、一臺(tái)光譜儀或檢測器以及一個(gè)數(shù)據(jù)收集或處理器。與波長色散X射線熒光光譜分析系統(tǒng)相比，EDXRF光譜分析系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：操作簡單、分析進(jìn)程迅速、購買價(jià)格較低而且長期維護(hù)費(fèi)用更是理想。這些都使它在當(dāng)今世界范圍內(nèi)得到了更廣泛的應(yīng)用。攜帶型EDXRF光譜分析儀可自由移動(dòng)進(jìn)行樣品測試，而不再像以前那樣必須把樣品移到分析儀工作處而且還得想法使樣品滿足分析條件。在21世紀(jì)，其應(yīng)用會(huì)涉及到越來越多的領(lǐng)域，例如偵察破案、分析合金、檢測污染、輔助歷史研究、尋找大型殺傷性武器 、維護(hù)藝術(shù)珍品等元素分析相關(guān)方面。