首饰的种类繁多且生产工艺各异，针对不同工艺的首饰，选择的X射线光谱仪器也有所不同。除算法和探测器外，仪器的光路也至关重要，其设计直接决定仪器的测试性能和品质，进而影响首饰测试的结果。如果说探测器是仪器的心脏，算法是仪器的灵魂，那么光路则是仪器的经脉和血管。
例如我司的XF-A5和XF-A5S产品，二者的探测器和软件算法相同，但光路差异很大，在面对不同样品测试时，我们会向客户推荐不同的产品。A5作为一款通用检测仪器，在首饰工厂领域的应用就相对较少，对于这类客户，我们会推荐A5S/S5/S6/S8系列产品，下面通过两种戒指样品的案例来说明。
案例A：戒指内圈成分测试
如图所示，这个戒指外圈银色，内圈表面金色，箭头指向的黑色小点为我们测试目标点。
如果我们要检测这个戒指内圈的黑色小点，首先需要使用首饰架将戒指内圈暴露在承载环中心点正上方。
XF-A5测试（准直器：Φ2.5mm）:由于XF-A5的摄像头焦点位于承载环平面上，在测试凸起位置时其成像模糊。
XF-A5SMC测试（准直器：Φ2.0mm）: A5SMC的X射线与摄像头共焦点，其摄像头可调整焦距，成像更清晰（可参看下方A5和A5SMC软件界面截图）。
使用XF-A5测试（准直器：Φ2.5mm）
使用XF-A5SMC测试（准直器：Φ2.0mm）
测试结论：
该戒指银白色外圈为铂金，内圈为K金。使用A5SMC测试戒指内圈等曲面样品时，X射线激发点聚焦于在圆圈内，而A5的射线实际焦斑超出圆圈范围，因此A5SMC相比A5能更准确地反映该戒指真实的测试结果。
案例B：测试镶嵌首饰
XF-A5测试（准直器：Φ2.5mm）:由于XF-A5的X射线焦斑较大，在测试镶嵌首饰时，射线无法只聚焦于镶嵌部位，导致镶嵌部位的测试结果与样品实际相差极大。
XF-A5SMC测试（准直器：Φ0.8mm）: A5SMC具备可调准直器且使用第二代垂直光路，其X射线可精准聚焦于镶嵌部位，可精准反映镶嵌部位的实际成色情况。
使用XF-A5测试（准直器：Φ2.5mm）
使用XF-A5SMC测试（准直器：Φ0.8mm）
测试结论：
如以上案例，在检测凹面的首饰、镶嵌珠宝和较小的首饰时，选择符合ISO23345标准的XRF产品，如拥有双准直器的A5SMC产品，能更接近待测样品的真实值。如果是首饰工厂客户，追求更理想的测试结果，可以考虑选择我司S5MC或者S6、S8等拥有多准直器切换功能且使用垂直光路的高端产品线。
既然XRF光路对样品的测试影响这么大，那么本文就深入研究下XRF光路，到底是什么？有哪些种类？其差异化在哪？优缺点在哪？
从X射线激发的方向分两类，一类是X射线从下往上；另一类是X射线从上往下。我们在这里先只讨论X射线从下往上的情况。
通常XRF光谱仪光路包含两部分：X射线光路和样品图像的光路。
X射线光路（以西凡A5SMC为例）
X射线光路（西凡A5SMC仪器应用）
X射线光路指在X射线荧光光谱仪中，X射线从出射经初级滤光片和初级准直器，激发样品，产生的样品元素的特征X射线进入探测器的光程（如上图）。当然也有更复杂的设计，如增加二次滤光片和二次准直器，但这种情况不常见。
样品图像光路（以西凡A5SMC为例）
样品图像光路（西凡A5SMC仪器应用）
图像的光路是指样品的可见光被摄像头采集的光程（如上图）。这两部分通常是集成在一起，组成了XRF仪器的光路。
几种常见的X射线能量色散光谱仪的光路介绍：
1. X射线45度角入射到样品
图1-1（西凡A5仪器应用）
如上图1-1所示，X射线从X射线管出射口以45度出发，经过滤光片和准直器到达样品，产生样品元素各特征射线后被探测器检测到。摄像头置于样品正下方采集图像。右边的绿色模块为X射线激发到样品的实际面积。因为45度入射的原因，其实际焦斑为椭圆形，但为了避免误导，通常摄像头图形使用圆形标记。
图1-2
这种光路优点是结构简单，成本较低，多用于低端产品上。但有两个缺点：一是实际焦斑为椭圆形；二是如果样品是凹面，实际检测点和图像中心点并不在一个位置上（如图1-2）。
备注：入射光（红色）为X射线初级射线，出射光（蓝色）为样品元素的特征X射线，由于探测器位置的设计，看似是反射效果，实际是以激发点为球心，向球面一起发射X射线荧光。
使用这种光路结构检测表面凹凸不平的样品或者较小的样品时，其准确性可能稍差。在检测镀层样品时，准确性较差，尤其面对小尺寸多层结构的镀层样品，其无法正常检测。
目前市面上的大部分低端产品（包括西凡仪器的A5/K5）均采用此类光路。
2. X射线垂直入射到样品
图2-1（西凡代A5S仪器应用）
以上图2-1为例，X射线从X射线管出射口以90度出发，经过滤光片、准直器和反射镜后到达样品，产生样品元素各特征射线后被探测器检测到。摄像头置于探测器正下方，与反射镜处于同一水平位置，摄像头和反射镜处于同一水平位置，通过反射镜采集图像。因X射线是以90度入射，其实际焦斑为正圆形。
图2-2（西凡A5SMC仪器应用）
如图2-2所示，结构与图2-1有所差异，准直器移至反射镜上方且更靠近样品，所以其实际焦斑更小，同时反射镜采用穿孔棱镜，样品成像更清晰。
这两种光路结构因为X射线入射到样品的焦斑与摄像头成像的圆心共点，我们也可称之为“X射线与可见光共焦点光路“。
两种垂直光路具体对比参考下图。
图2-3
如上图2-3所示，两者均为垂直光路，且使用的准直器均为Φ2.0毫米，但两者准直器的位置不同，X 射线照射到样品上的实际焦斑大小分别是Φ3.0毫米和Φ2.4毫米。原因如下图2-4所示，准直器越靠近样品，则X射线激发到样品的焦斑直径越小；同一高度位置的准直器，准直器孔径越小，则实际焦斑越小；X射线管靶材焦点越小，则实际焦斑越小。
图2-4
介绍完光路，那谈谈为什么垂直光路更优，优势主要体现在以下几点：
A．核心在于实际焦斑的正圆，而不是45度角形成的椭圆焦斑。
B．检测有凹面的样品时，其检测点与图像中心点一致。
C．对于小样品（如镶嵌珠宝或者细链子）的镀层厚度检测，45度入射光路无法使用。
目前图2-1光路的使用较少，西凡仪器的代A5S/S5/S6以及*立仪器的某些型号使用该光路。
图2-2光路是目前国际主流X射线能量色散光谱仪光路，如西凡仪器的A5S/S5/S6系列产品，A7等。
其他厂家的光路虽采用类似垂直光路的方案，但设计存在差异，如斯*克、Fis****、日*、岛*等。值得一提的是美国伯*仪器采用摄像头电机拖动的方法避开了复杂的光学设计。总而言之，该光路在中高端产品上广泛应用，是实现更小实际焦斑的解决方案。
不同光路的总结对比，如下表：
实际光路的设计更为复杂，需要考虑到各部件的干涉、滤光片的选择、二次激发干扰、计数率、管电流、仪器整机分辨率和数据稳定性的平衡等因素。
从长期来看，尽管45度入射光路仍会应用于低端产品，但大趋势必然是转向共焦点光路的设计方案，而中高端产品必然向着追求更小实际焦斑的垂直光路方向去不断优化。
