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一臺典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發源（X射線管）和探測系統構成。X射線管產生入射X射線（一次X射線），激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。
然后，儀器軟件將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。X射線照在物質上而產生的次級X射線被稱為X射線熒光。利用X射線熒光原理，理論上可以測量元素周期表中鈹以后的每一種元素。在實際應用中，有效的元素測量范圍為9號元素（F）到92號元素（U）。
X射線用于元素分析，是一種新的分析技術，但在經過二十多年的探索以后，現在已*成熟，已成為一種廣泛應用于冶金、地質、有色、建材、商檢、環保、衛生等各個領域。
每個元素的特征X射線的強度除與激發源的能量和強度有關外，還與這種元素在樣品中的含量有關。根據各元素的特征X射線的強度，也可以獲得各元素的含量信息。這就是X射線熒光分析的基本原理。
X射線熒光分析儀的優點：對于已壓鑄好的機械零件可以做到無損檢測，而不毀壞樣品。測試速率高，可以在較少時間內進行大量樣品測試，分析結果可以通過計算機直接連網輸出。分析速度較快。對于純金屬可采用無標樣分析，精度能達分析要求。不需要專業實驗室與操作人員，不引入其它對環境有害的物質。
X射線熒光分析儀的缺點：關于非金屬和界于金屬和非金屬之間的元素很難做到精確檢測。在用基本參數法測試時，如果測試樣品里含有C、H、O等元素，會出現誤差。
不能作為仲裁分析方法，檢測結果不能作為國家認證根據，不能區分元素價態。對于鋼鐵等含有非金屬元素的合金，需要代表性樣品進行標準曲線繪制，分析結果的精確性是建立在標樣化學分析的基礎上。標準曲線模型需求不時更新，在儀器發生變化或標準樣品發生變化時，標準曲線模型也要變化。
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