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手持合金分析儀的工作原理主要基于X射線熒光光譜分析技術。

 

當X射線管發射的高能X射線撞擊到被測樣品時，可以擊出原子的內層電子，導致殼層空穴。此時，外層電子從高軌道躍遷到低能軌道來填充這些空穴，過程中會釋放出特征X射線。X射線探測器將這些特征X射線的光信號轉換成電信號，從而得到待測元素的特征信息，進而分析出金屬材料的元素成分和含量。

 

此外，手持合金分析儀通常采用火花激發或激光激發的方式使金屬材料產生光譜。激發過程中，金屬表面的微小區域被迅速加熱并蒸發，產生高溫和高密度的等離子體。在這個等離子體中，金屬元素的原子或分子被激發并釋放出特征光譜。光學系統會將這些特征光譜收集并傳輸到檢測器上，檢測器將光譜轉換成電信號，再通過放大、濾波等處理過程，提取出與元素成分和含量相關的信息。

 

每個原子都有自己固定數量的電子，這些電子的數量等同于核子中的質子數量。從元素周期表中的原子數可以得知質子的數目，每個原子數都對應固定的元素名稱。例如，鐵的原子數為26，其Kα能量大約是6.4千電子伏。特定元素在一定時間內所放射出來的X射線的數量或密度可以用來衡量這種元素的數量。典型的XRF能量分布光譜顯示了不同能量時光子密度的分布情況。