分光晶体是光谱仪的重要元件,应用了X射线的衍射特性,将样品发射的各元素的特征X射线荧光,按波长分开以便测量每条谱线。不同的晶体和同一晶体的不同晶面具有不同的色散率和分辨率。
由上式可以看出,晶体角色散率和所用晶体的晶面间距2d、衍射角θ及衍射级有关,即2d间距越小,角色散率越大;衍射角越大,角色散率θ越高;衍射级n越大,角色散率越高。但强度相反,角色散率最好而强度最差。晶体角色散率是指某一晶体有效分开谱线的能力,即θ角对波长λ的变化率。通过对布拉格方程λ微分,得到角色散率的关系式:dθ/dλ=n/2dcosθ
分辨率(dλ/ λ)指谱线相对宽度,有时称为谱峰半高宽(FWHM)。光谱仪的分辨率不仅取决于晶体对光谱的角色散率,而且也取决于衍射线的FWHM、准直器立体角、狭缝系统半宽高和晶体反射性能。
分光晶体的选择标准是:
1)适合于所需要测量的分析线的波长范围,2d > λ,并且衍射强度大,峰背比高;
2)分辨率高,即具有较高的色散率和窄的衍射峰宽度;
3)不产生异常反射线,不产生晶体荧光,不含干扰元素;
4)稳定性好,要求温度系数小,对水蒸气、空气、X射线中曝光时的稳定性要好,机械性能良好。
晶体的适用范围受以下两方面的限制:
1)布拉格衍射条件:nλ/2d= sinθ≤1,即每块晶体其最大可产生衍射的波长为其面间距的2倍,因此为了覆盖元素周期表中各元素发出的不同波长,需要有不同2d值的多块晶体或晶面用于分光;
2)测角仪的2θ角扫描角度范围,探测器的2θ角一般小于148°。