X射线光谱法是一种检测和测量光子或光粒子的技术，其具有电磁光谱的X射线部分中的波长。它用于帮助科学家了解物体的化学和元素属性。
有许多不同的X射线光谱学方法被用于许多科学和技术学科，包括考古学，天文学和工程学。这些方法可以单独使用，也可以一起使用，以创建所分析材料或对象的更完整图像。
历史
德国物理学家WilhelmConradRöntgen 于1901年因发现X射线而获得第一个诺贝尔物理学奖。根据SLAC国家加速器实验室的说法，他的新技术很快被其他科学家和医生使用。
英国物理学家查尔斯·巴克拉(Charles Barkla)在1906年至1908年期间进行了研究，这使他发现X射线可能是个别物质的特征。他的工作也为他赢得了诺贝尔物理学奖，但直到1917年才获得。
X12射线光谱学的使用实际上早在1912年开始，起初是由英国物理学家威廉·亨利·布拉格和威廉·劳伦斯·布拉格的父子团队开始的。他们使用光谱学来研究X射线辐射如何与晶体内的原子相互作用。他们的技术，称为X射线晶体学，在第二年成为该领域的标准，他们在1915年获得了诺贝尔物理学奖。
X射线光谱如何工作
当原子不稳定或被高能粒子轰击时，其电子从一个能级跃迁到另一个能级。随着电子的调整，元素吸收和释放高能X射线光子，其方式是构成特定化学元素的原子的特征。X射线光谱学测量能量的这些变化，这使科学家能够识别元素并理解各种材料中的原子如何相互作用。
有两种主要的X射线光谱技术：波长色散X射线光谱(WDXS)和能量色散X射线光谱(EDXS)。WDXS测量由晶体衍射的单一波长的X射线。EDXS测量由高能带电粒子激发的电子发射的X射线辐射。
在这两种技术中，辐射如何分散表示材料的原子结构，因此表示被分析物体内的元素。
多个应用程序
今天，X射线光谱学被用于许多科学和技术领域，包括考古学，天文学，工程学和健康。
人类学家和考古学家能够通过X射线光谱分析发现有关古代文物和遗骸的隐藏信息。例如，爱荷华州格林内尔学院化学副教授Lee Sharpe及其同事使用一种称为X射线荧光(XRF)光谱学的方法来确定北美西南部史前人类制造的黑曜石箭头的起源。该团队于2018年10月在“考古科学杂志：报告”中公布了其结果。
X射线光谱学还有助于天体物理学家更多地了解太空中的物体是如何工作的。例如，圣路易斯华盛顿大学的研究人员计划观察来自宇宙物体(如黑洞)的X射线，以了解更多有关其特征的信息。该团队由实验和理论天体物理学家Henric Krawczynski领导，计划推出一种称为X射线偏振仪的X射线光谱仪。从2018年12月开始，该仪器将通过一个长时间充满氦气的气球悬浮在地球大气层中。
宾夕法尼亚州德雷塞尔大学的化学家兼材料工程师Yury Gogotsi 用X射线光谱分析材料制作喷涂天线和水淡化膜。
不可见的喷涂天线只有几十纳米厚，但能够传输和引导无线电波。一种称为X射线吸收光谱(XAS)的技术有助于确保非常薄的材料的成分是正确的，并有助于确定导电性。“为了获得良好的天线性能，需要高金属导电性，因此我们必须密切监控材料，”Gogotsi说。
Gogotsi和他的同事们还使用X射线光谱分析复杂膜的表面化学，通过过滤特定离子(如钠)来淡化水。
X射线光谱学的使用也可以在医学研究和实践的几个领域中找到，例如在现代CT扫描机中。在CT扫描期间收集X射线吸收光谱(通过光子计数或光谱CT扫描仪)可以提供更详细的信息和对比体内正在发生的事情，X射线辐射剂量更低，使用更少或不需要对比材料(染料)，根据乔治亚埃默里大学放射学和影像科学系CT主任Phuong-Anh T. Duong的说法。