什麼是 X 射線螢光分析（XRF）？

X 射線螢光分析（XRF）是一種用於判定材料元素組成的非破壞性分析技術。XRF 分析儀會測量樣品受初級 X 射線激發後所放出的螢光（或二次）X 射線，以判定樣品的化學組成。樣品中的每種元素都會產生獨有的螢光 X 射線，因此 XRF 光譜是分析材料組成的優良定性與定量技術。

X 射線螢光的產生過程

所有 XRF 設備都以兩項主要元件為核心：X 射線源（通常是 X 射線管）與偵測器。X 射線源產生初級 X 射線並照射樣品表面，有時會先通過濾片調整光束。光束照射樣品中的原子後，原子會產生二次 X 射線，由偵測器收集並處理。 

偵測器收集樣品原子所放出的 X 射線，再由分析儀處理，產生顯示 X 射線強度峰值與能量的光譜。峰值能量可辨識元素，峰值面積（或強度）則顯示其在樣品中的含量。

分析儀接著利用這些資訊計算樣品的元素組成。 

從按下開始按鈕或扳機到取得分析結果，最快約 2 秒，也可能需要數分鐘。 

所需時間取決於使用的設備、測量元素的範圍，以及各元素的濃度。

放射出的 X 射線能量具有元素特徵，因此 XRF 可提供受測樣品的定性資訊，也是一種定量分析技術。

分析過程中，樣品內的原子會發生什麼變化？

穩定原子由原子核與周圍的電子構成。電子分布在不同能階或電子殼層（K、L、M、N）中，各能階可容納的電子數量也不同。 

高能量的初級 X 射線撞擊原子時，會破壞其平衡狀態。低能階的電子被擊出後形成空缺，使原子變得不穩定。 

為恢復穩定，較高能階的電子會移至空缺位置，電子在兩個能階間移動所釋出的多餘能量則以二次 X 射線的形式放出。

XRF 在各產業中如何應用？

手持式 XRF 分析儀可用於辨識合金、檢測雜質元素、提供地球化學資料、分析貴金屬，以及測量塗層重量與鍍層厚度，確認材料是否符合化學規格。

• 石油與天然氣 — 用於管線材料正向辨識（PMI）；當流動加速腐蝕或硫化物腐蝕令人擔憂時，這項檢測尤其重要。
• 金屬製造 — 以非破壞性元素分析避免錯誤金屬或不符合規格的合金進入製程。
• 汽車與航太 — 用於金屬零件及塗層的進料檢驗與品質管制。
• 廢金屬回收 — 快速且精確地分類廢金屬，提升工作效率與獲利能力。
• 貴金屬回收 — 準確辨識貴金屬種類，防止有害金屬進入回收流程。
• 採礦與探勘 — 快速辨識並回收經濟價值最高的資源。
• 營建與環境工程 — 用於風險評估篩檢、危險場址建模與整治品質管制。

XRF 安全嗎？

分析時，X 射線管通電會使分析儀放出定向輻射光束。應採取合理措施，將輻射暴露維持在遠低於實際劑量限制的程度。時間、距離與屏蔽三項原則可協助降低輻射暴露。

手持式 XRF 元素分析儀放出的輻射，與一般牙科或醫療 X 光檢查的暴露程度相近；但仍須小心，務必將分析儀直接對準樣品，絕不可對準人或身體部位。以下是七項安全提示：

1. 為操作人員提供輻射安全訓練。
2. 主光束指示燈（X 射線啟動）亮起時，切勿將設備朝向自己或他人。
3. 分析過程中切勿手持樣品。
4. 留意主光束指示燈。
5. 謹慎且尊重地操作與使用設備。
6. 依照當地要求安全存放設備。
7. 若發生輻射安全緊急狀況，請通知輻射安全人員及分析儀供應商。

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