X射线发生器

采用单色化X射线源，X射线以角度θ 入射到平行晶面上，在以相同角度反射。X射线光程取决于反射的晶面。如果发生反射的两个晶面之间的间距为d，则光程差为2dsinθ。如果光程差等于波长的整数倍，则X射线严格相干。此效应即为布拉格方程：

nλ = 2dsinθ

此处n=衍射级数，λ=X射线波长，d=晶格面间距，θ=衍射角（布拉格角）。

石英晶体实用、易于加工、具有的晶格间距物理特性，是唯一可用作Al Kα X射线源的商业化单色器。当石英晶体用作XPS单色器时通常需要弯曲。

Diffraction of X-rays at a quartz crystal.

对于Thermo Scientific XPS仪器安装的单色器，在各个方向上的曲率半径 不同（即为环行弯曲），使得X射线聚焦、单色化。

从电子源（如LaB6）发射的电子被聚焦到水冷的铝阳极上。 发射的X射线进入晶体，经过单色化的X射线束聚焦到样品上。样品上X射线束斑大小等于阳极靶上电子束斑大小。所以，控制分析面积可通过控制电子束斑实现。

双阳极产生的X射线的线宽大，有X射线卫星峰和连续背景射线。所有这些因素均会影响XPS谱的质量。

为了产生X射线，加热两个镀氧化钍的铱灯丝中的一只灯丝发射电子，聚焦到阳极上。电子与阳极碰撞发射X射线。产生X射线需要在阳极上耗散大量功率，所以阳极必须水冷。

X射线源被封在带有薄铝窗的罩子中，X射线可以通过薄铝窗。罩子并非可有可无，它可以屏蔽掉样品区域内由X射线源产生的电磁场干扰，另一方面可保护灯丝免遭污染。

为了使灵敏度最大化，双阳极X射线安装在可沿直线移动的装置上，所以可移动X射线源靠近样品，使得表面上X射线通量最大。X射线经过精心设计，使用第一个阳极时，第二个阳极产生的X射线很小。使得交叉污染最小。Thermo Scientific XPS仪器的交叉污染小于0.35％。