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粒子誘起X線放出（PIXE）または陽子誘起X線放出（PIXE ）は、物質または試料の元素組成を決定するために使用される技術です。物質がイオンビームにさらされると、原子間の相互作用が発生し、元素固有の電磁スペクトルのX線領域の波長の電磁放射が放出されます。PIXEは強力でありながら非破壊的な元素分析技術であり、現在では地質学者、考古学者、美術品修復家などが、起源、年代、真贋に関する疑問に答えるために日常的に使用しています。
この技術は1970年にスウェーデンのルンド大学のスヴェン・ヨハンソンによって初めて提案され、その後数年間、同僚のローランド・アクセルソンとトーマス・B・ヨハンソンと共に開発されました。[ 1 ]
近年開発された、ビームを1μmまで集束させたPIXEは、顕微鏡分析という新たな機能を備えています。この技術はmicroPIXEと呼ばれ、様々な試料中の微量元素の分布を調べるのに利用できます。関連技術である粒子誘起ガンマ線放出（PIGE）は、一部の軽元素の検出に用いられます。
さらに、 PIXEと分子質量分析を組み合わせた多重化装置として、PDI-PIXE-MSまたはPIXE-MSが存在する。
PIXE実験では、3種類のスペクトルを収集できます。
量子論によれば、原子の軌道を回る電子は、安定するために離散的なエネルギー準位を占めなければならない。イオン加速器によって生成された十分なエネルギー（通常はMeVの陽子）を持つイオンを照射すると、試料中の原子の内殻が電離する。外殻電子は内殻の空位を埋めるために遷移するが、特定の遷移のみが許される。その結果、元素固有のエネルギーを持つX線が放出される。これらのX線は、エネルギー分散型検出器を用いて記録・測定される。
フッ素より重い元素のみ検出可能です。PIXEビームの検出下限は、X線がチャンバーとX線検出器の間の窓を通過する能力によって決まります。上限は電離断面積によって決まり、K電子殻の電離確率は陽子の速度が電子の速度（光速の10% ）と一致するときに最大になるため、3 MeVの陽子ビームが最適です。[ 2 ]
陽子は、弾性衝突やラザフォード後方散乱によって試料中の原子核と相互作用することもあり、多くの場合、陽子は180度に近い角度で反発されます。後方散乱によって試料の厚さや組成に関する情報が得られます。試料全体の特性から、試料内部でのX線光子の損失を補正することができます。
試料を透過する陽子の挙動を利用して、試料に関する情報を得ることもできる。チャネリングは、結晶の研究に用いられる手法の一つである。
MicroPIXEは、絵画や骨董品の非破壊分析に有用な技術です。元素分析しかできませんが、遺物の厚み内の層を識別して測定するために使用できます。[ 3 ]この技術は、誘導結合プラズマ（ICP）分析などの破壊的技術に匹敵します。 [ 4 ]
マイクロPIXEビームを使用すると、細胞全体および組織全体の分析が可能になります。この方法は核顕微鏡法とも呼ばれます。[ 5 ]
マイクロPIXEを用いたタンパク質分析により、液体および結晶性タンパク質の元素組成を決定することができる。マイクロPIXEは、タンパク質分子の金属含有量を10%から20%の相対精度で定量することができる。[ 6 ]
マイクロPIXEの利点は、既知の配列を持つタンパク質の場合、硫黄からのX線放出を内部標準として用いて、タンパク質モノマーあたりの金属原子数を算出できる点にある。相対濃度のみが算出されるため、系統誤差は最小限に抑えられ、結果は完全に内部的に整合している。
陽子ビームは、ポリマーの硬化（陽子誘起架橋による）または陽子感受性材料の分解のいずれかによって、書き込み（陽子ビーム書き込み）に利用できる。これはナノテクノロジーの分野において重要な影響を与える可能性がある。
マイクロPIXEビームをターゲット全体に走査することで、元素組成の二次元マップを生成できる。
粒子脱離イオン化粒子誘起X線放出質量分析法（PIXE-MS）は、PIXEと分子の質量分析法を組み合わせた技術です。元素の決定は、酸素などの重イオンを用いたPIXEによって行われ、同時に分子イオンが四重極質量分析計または飛行時間型（TOF）装置で質量分析のために収集されます。[ 7 ] ICP-MSは、質量分析法を用いて元素成分のみを決定し、分子情報は決定しません。分析対象サンプルを脱離およびイオン化するために、水素イオンビームと重イオンビームを用いて連続スキャンを行うことができます。この技術では、重イオンビームを使用して、サンプル中に存在する元素成分と分子イオン、または分子種の両方を分析できます。これは通常、グリセロールでカーボンフェルト上に準備されたサンプルを用いて4 MeVの加速器を使用します。[ 8 ]
収集したデータの分析は、プログラム Dan32 [ 9 ] 、 gupix のフロントエンド[ 10 ] [ 11 ]によって実行できます。
分析から意味のある硫黄シグナルを得るためには、緩衝液に硫黄が含まれていてはならない（すなわち、BES、DDT、HEPES、MES、MOPS O、PIPES化合物が含まれていてはならない）。緩衝液中の塩素濃度が高すぎると硫黄ピークと重なるため、これも避けるべきである。KBrとNaBrは適切な代替物質である。
陽子や重荷電粒子の侵入深さが浅いため、PIXEは試料の表面から数マイクロメートルまでの深さしか分析できない。
陽子ビームを電子ビームよりも使用する利点は数多くあります。制動放射による結晶の帯電は少なく、オージェ電子の放出による帯電は多少ありますが、一次ビーム自体が電子ビームである場合と比べると著しく少なくなります。
陽子は電子に比べて質量が大きいため、ビームの横方向への偏向が少なくなります。これは陽子ビーム描画用途において重要です。