普考申論題
111年
[環境檢驗] 儀器分析概要
第 一 題
📖 題組：
四、請回答下列有關 X 射線螢光分析（XRF）的問題：
四、請回答下列有關 X 射線螢光分析（XRF）的問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
為何 X 射線螢光發射線的列表，只從鋰（Li）原子開始？（10 分）
思路引導 VIP
這是一題測試對 X 射線螢光分析（XRF）發光原理基本認識的題目。思考路徑如下：
- 回想 XRF 產生螢光的原理：高能入射線（如X射線）將原子的內層電子（通常是 K 層）擊出，造成空缺。接著，外層較高能階的電子（如 L 或 M 層）躍遷下來填補這個空缺，釋放出的能量差即為「特徵 X 射線（螢光）」。
小題 (二)
為測量元素的發射電磁輻射能量小於 3 keV（3000 電子伏特）時，都必須將空氣從儀器中驅趕出來，而以氦氣（He）取代，原因何在？（15 分）
思路引導 VIP
這題探討 XRF 儀器在分析「輕元素」時的光路設計（氣氛控制）。
- 釐清條件：輻射能量 < 3 keV。根據 E = hc/λ，能量低代表波長較長（長波長 X 射線）。通常對應於原子序較輕的元素（如鈉、鎂、鋁等）發出的特徵射線。
XRF 元素分析起點
💡 XRF 需外層電子躍遷至內層空缺，故至少需具備兩個電子能階。
🔗 X 射線螢光 (XRF) 產生機制
- 1 高能激發 — 入射 X 光擊出原子內層 (K層) 電子
- 2 形成空穴 — 原子內層出現空位，處於不穩定激發態
- 3 電子躍遷 — 外層 (L層或以上) 電子向下填補空穴
- 4 發射螢光 — 兩能階之能量差以特徵 X 射線釋出
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🔄 延伸學習：延伸學習：輕元素 (原子序小) 若不發生躍遷，常改以奧杰電子形式釋放能量。
