Analiza fluorescencji rentgenowskiej (XRF)

Fluorescencja rentgenowska (XRF ) to technika analityczna wykorzystująca oddziaływanie promieni rentgenowskich z materiałem do określenia jego składu pierwiastkowego. Technika ta nadaje się do badania ciał stałych, cieczy i proszków i w większości przypadków jest nieniszcząca. Spektroskopia XRF jest skuteczną metodą jakościowej i ilościowej analizy składu materiału.

Istnieją zasadniczo dwie główne metodologie XRF: XRF z dyspersją energii i XRF z dyspersją długości fali. Każda metoda ma swoje zalety i wady.

Zakres wykrywalnych pierwiastków zmienia się w zależności od konfiguracji i ustawień urządzenia, ale zazwyczaj rentgenowska spektroskopia XRF z dyspersją energii obejmuje wszystkie pierwiastki od sodu do uranu, natomiast rentgenowska spektroskopia z dyspersją długości fali może rozszerzyć tę obserwację na beryl. Stężenia mogą wynosić od 100 procent do ppm, a w niektórych przypadkach do poziomów poniżej ppm. Granice wykrywalności zależą od konkretnego pierwiastka i matrycy próbki, ale ogólną zasadą jest, że cięższe pierwiastki mają lepsze granice wykrywalności.

Fluorescencja rentgenowska jest powszechnie stosowana jako narzędzie do szybkiej charakteryzacji w wielu laboratoriach analitycznych na całym świecie w tak różnorodnych zastosowaniach jak metalurgia, kryminalistyka, polimery, elektronika, archeologia, analiza środowiska, geologia i górnictwo.

Promienie rentgenowskie stanowią część widma elektromagnetycznego i charakteryzują się energiami mieszczącymi się pomiędzy promieniowaniem gamma i ultrafioletowym. Długości fal mieszczą się zazwyczaj w zakresie od 0,01 do 10 nm.

Kiedy promienie rentgenowskie są kierowane do substancji, część z nich przechodzi przez substancję, a część zostaje przez nią pochłonięta. Pochłonięte promienie rentgenowskie oddziałują na poziomie atomowym w materii, wywołując różne zjawiska, takie jak rozpraszanie i emisja fotonów, elektronów i fluorescencyjnych promieni rentgenowskich.

Fluorescencję rentgenowską (XRF) można postrzegać jako prosty, trzyetapowy proces, który zachodzi na poziomie atomowym:

• Pierwotne promienie rentgenowskie wybijają elektron z jednego z orbitali otaczających jądro atomu danej substancji.
• W orbitalu tworzy się dziura, w wyniku czego atom ma niestabilną konfigurację o wysokiej energii.
• Aby przywrócić równowagę, elektron z orbity zewnętrznej o wyższej energii wpada do dziury. Ponieważ jest to miejsce o niższej energii, nadmiar energii emitowany jest w postaci fluorescencyjnych promieni rentgenowskich.

Różnica energii pomiędzy wyrzuconymi i przemieszczonymi elektronami jest charakterystyczna dla atomu pierwiastka, w którym zachodzi proces fluorescencji. Zatem energia emitowanego promieniowania rentgenowskiego fluorescencyjnego zależy bezpośrednio od analizowanego pierwiastka. To właśnie ta podstawowa właściwość sprawia, że ​​technika fluorescencji rentgenowskiej jest tak szybkim narzędziem analitycznym do określania składu pierwiastkowego.

Spektrometr fluorescencji rentgenowskiej (XRF) stosowany w analizie jest urządzeniem rentgenowskim służącym do rutynowych analiz chemicznych osadów, skał, minerałów i cieczy. Urządzenia XRF są zazwyczaj wykorzystywane do analizy masowych większych obszarów minerałów i materiałów.

Technika stosowana w spektrometrach XRF jest możliwa dzięki zachowaniu atomów podczas interakcji z promieniowaniem. Jeżeli materiał zostanie wzbudzony promieniowaniem o dużej energii i krótkiej długości fali, może ulec jonizacji. Jeżeli energia jest wystarczająco wysoka, może wyrwać ściśle przytrzymywany wewnętrzny elektron. Następnie atom staje się niestabilny, co powoduje, że zewnętrzny elektron zajmuje miejsce brakującego wewnętrznego elektronu, uwalniając energię.

Spektrometr XRF składa się z dwóch głównych elementów:

• Wyjście rentgenowskie
• Detektor wystarczająco czuły, aby wykryć fluorescencyjne promieniowanie rentgenowskie w świetle padającym.

Następnie układ emituje wiązki promieni rentgenowskich lub gamma do próbki, wzbudzając w niej elektrony. Atomy wewnętrzne ulegają przemieszczeniu, a atomy je zastępujące są opuszczane z powłok orbitalnych powyżej. Powoduje to zmniejszenie energii wiązania, a uwolnienie energii jest znane jako fluorescencja.

Zaletą stosowania analizatorów XRF, takich jak spektrometrów, jest to, że rejestrują one ten wybuch energii w czasie rzeczywistym. Istnieje wiele technik przygotowania próbek do analizy za pomocą spektrometru XRF, w tym:

Krótko mówiąc, fluorescencja rentgenowska (XR) jest nieniszczącą techniką analityczną służącą do określania składu pierwiastkowego materiałów. Analizatory XRF określają skład chemiczny próbki poprzez pomiar fluorescencji, czyli wtórnego promieniowania rentgenowskiego, emitowanego przez próbkę po wzbudzeniu przez pierwotne źródło promieniowania rentgenowskiego.

Technika ta jest powszechnie stosowana jako narzędzie do szybkiej charakterystyki w wielu laboratoriach analitycznych na całym świecie w tak różnorodnych zastosowaniach, jak metalurgia, kryminalistyka, polimery, elektronika, archeologia, analiza środowiska, geologia i górnictwo.

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych świadczonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi „analizy fluorescencji rentgenowskiej (XRF)”.