Análise de fluorescência de raios X (XRF)

A fluorescência de raios X (XRF ) é uma técnica analítica que utiliza a interação dos raios X com um material para determinar sua composição elementar. Essa técnica é adequada para sólidos, líquidos e pós, e na maioria dos casos é não destrutiva. A espectroscopia XRF é um método eficaz para a análise qualitativa e quantitativa da composição de materiais.

Existem essencialmente duas metodologias principais de XRF: XRF dispersiva de energia e XRF dispersiva de comprimento de onda. Cada método tem suas próprias vantagens e desvantagens.

A gama de elementos detectáveis ​​varia de acordo com a configuração e a instalação do instrumento, mas normalmente a radiofrequência por radiação dispersiva de energia (XRF) abrange todos os elementos, do sódio ao urânio, enquanto a radiofrequência por dispersão de comprimento de onda pode estender isso ao berílio. As concentrações podem variar de 100% a ppm e, em alguns casos, níveis abaixo de ppm. Os limites de detecção dependem do elemento específico e da matriz da amostra, mas, como regra geral, elementos mais pesados ​​têm melhores limites de detecção.

A fluorescência de raios X é amplamente utilizada como uma ferramenta de caracterização rápida em muitos laboratórios analíticos ao redor do mundo em aplicações tão diversas como metalurgia, ciência forense, polímeros, eletrônica, arqueologia, análise ambiental, geologia e mineração.

Os raios X fazem parte do espectro eletromagnético e são caracterizados por energias que ficam entre a radiação gama e a ultravioleta. Os comprimentos de onda geralmente estão na faixa de 0,01 a 10 nm.

Quando raios X são irradiados para uma substância, alguns deles passam através da substância e alguns são absorvidos pela substância. Os raios X absorvidos interagem no nível atômico dentro da matéria, causando vários fenômenos, como espalhamento e emissão de fótons, elétrons e raios X fluorescentes.

A fluorescência de raios X (XRF) pode ser considerada um processo simples de três etapas que ocorre no nível atômico:

• Os raios X primários retiram um elétron de um dos orbitais que circundam o núcleo de um átomo de uma substância.
• Um buraco é criado no orbital, resultando em uma configuração instável e de alta energia para o átomo.
• Para restaurar o equilíbrio, um elétron do orbital externo de maior energia cai no buraco. Como este é um local de baixa energia, o excesso de energia é emitido na forma de raios X fluorescentes.

A diferença de energia entre os elétrons ejetados e deslocados é característica do átomo do elemento no qual ocorre o processo de fluorescência. Portanto, a energia do raio X fluorescente emitido depende diretamente do elemento específico que está sendo analisado. É essa propriedade fundamental que torna a técnica de fluorescência de raios X uma ferramenta analítica tão rápida para composição elementar.

O espectrômetro de fluorescência de raios X (XRF) usado na análise é um instrumento de raios X usado para análises químicas de rotina realizadas em sedimentos, rochas, minerais e líquidos. Instrumentos XRF são normalmente usados ​​para análises em massa de áreas maiores de minerais e materiais.

A técnica usada pelos espectrômetros XRF é possível devido ao comportamento dos átomos quando interagem com a radiação. Se o material for excitado por radiação de alta energia e comprimento de onda curto, ele pode se tornar ionizado. Se a energia for alta o suficiente, ela tem a capacidade de desalojar um elétron interno firmemente preso. Depois disso, o átomo se torna instável, fazendo com que um elétron externo tome o lugar do elétron interno ausente, liberando energia.

Um espectrômetro XRF consiste em dois componentes principais:

• Saída de raio-X
• Um detector sensível o suficiente para detectar raios X fluorescentes da luz incidente.

O conjunto então emite feixes de raios X ou raios gama em uma amostra, excitando elétrons dentro dela. Os átomos internos são deslocados e os átomos que os substituem são rebaixados das camadas orbitais acima. Isso reduz a energia de ligação e a liberação de energia é conhecida como fluorescência.

O benefício de usar analisadores XRF, como espectrômetros, é que eles registram essa explosão de energia em tempo real. Existem muitas técnicas de preparação de amostras para análise com um espectrômetro XRF, incluindo:

Resumidamente, a fluorescência de raios X (XR) é uma técnica analítica não destrutiva usada para determinar a composição elementar de materiais. Os analisadores XRF determinam a química de uma amostra medindo a fluorescência, ou raio X secundário, emitido pela amostra quando excitada por uma fonte primária de raio X.

Essa técnica é amplamente utilizada como uma ferramenta de caracterização rápida em muitos laboratórios analíticos ao redor do mundo em aplicações tão diversas como metalurgia, ciência forense, polímeros, eletrônica, arqueologia, análise ambiental, geologia e mineração.

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