Phân tích huỳnh quang tia X (XRF)

Huỳnh quang tia X (XRF ) là một kỹ thuật phân tích sử dụng sự tương tác của tia X với vật liệu để xác định thành phần nguyên tố của nó. Kỹ thuật này phù hợp với chất rắn, chất lỏng và chất bột, và trong hầu hết các trường hợp đều không phá hủy mẫu. Quang phổ XRF là một phương pháp hiệu quả để phân tích định tính và định lượng thành phần vật liệu.

Về cơ bản có hai phương pháp XRF chính: XRF phân tán năng lượng và XRF phân tán bước sóng. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng.

Phạm vi các nguyên tố có thể phát hiện thay đổi tùy theo cấu hình và thiết lập của thiết bị, nhưng thông thường XRF phân tán năng lượng bao phủ tất cả các nguyên tố từ natri đến urani, trong khi XRF phân tán bước sóng có thể mở rộng đến berili. Nồng độ có thể dao động từ 100 phần trăm đến ppm và trong một số trường hợp, ở mức dưới ppm. Giới hạn phát hiện phụ thuộc vào từng nguyên tố cụ thể và ma trận mẫu, nhưng theo nguyên tắc chung, các nguyên tố nặng hơn có giới hạn phát hiện tốt hơn.

Huỳnh quang tia X được sử dụng rộng rãi như một công cụ phân tích nhanh trong nhiều phòng thí nghiệm phân tích trên toàn thế giới trong nhiều ứng dụng đa dạng như luyện kim, pháp y, polyme, điện tử, khảo cổ học, phân tích môi trường, địa chất và khai thác mỏ.

Tia X là một phần của quang phổ điện từ và được đặc trưng bởi mức năng lượng nằm giữa tia gamma và tia cực tím. Bước sóng thường nằm trong khoảng từ 0,01 đến 10 nm.

Khi tia X chiếu vào một chất, một số tia sẽ đi qua chất đó và một số tia sẽ bị chất đó hấp thụ. Các tia X được hấp thụ tương tác ở cấp độ nguyên tử bên trong vật chất, gây ra nhiều hiện tượng khác nhau như tán xạ và phát ra các photon, electron và tia X huỳnh quang.

Huỳnh quang tia X (XRF) có thể được coi là một quá trình ba bước đơn giản xảy ra ở cấp độ nguyên tử:

• Tia X cơ bản đánh bật một electron ra khỏi một trong các quỹ đạo xung quanh hạt nhân của một nguyên tử của một chất.
• Một lỗ trống được tạo ra trên quỹ đạo, dẫn đến cấu hình năng lượng cao, không ổn định cho nguyên tử.
• Để khôi phục lại sự cân bằng, một electron từ quỹ đạo ngoài có năng lượng cao hơn sẽ rơi vào lỗ trống. Vì đây là vị trí có năng lượng thấp hơn nên năng lượng dư thừa sẽ được phát ra dưới dạng tia X huỳnh quang.

Sự chênh lệch năng lượng giữa các electron bị đẩy ra và bị dịch chuyển là đặc trưng của nguyên tử nguyên tố trong đó quá trình huỳnh quang xảy ra. Do đó, năng lượng của tia X huỳnh quang phát ra phụ thuộc trực tiếp vào nguyên tố cụ thể đang được phân tích. Chính tính chất cơ bản này khiến kỹ thuật huỳnh quang tia X trở thành công cụ phân tích thành phần nguyên tố nhanh chóng.

Máy quang phổ huỳnh quang tia X (XRF) được sử dụng trong phân tích là thiết bị tia X được sử dụng cho các phân tích hóa học thông thường trên trầm tích, đá, khoáng chất và chất lỏng. Các thiết bị XRF thường được sử dụng để phân tích khối lượng lớn khoáng chất và vật liệu.

Kỹ thuật mà máy quang phổ XRF sử dụng có thể thực hiện được là nhờ vào hành vi của các nguyên tử khi chúng tương tác với bức xạ. Nếu vật liệu bị kích thích bởi bức xạ năng lượng cao, bước sóng ngắn, nó có thể bị ion hóa. Nếu năng lượng đủ cao, nó có khả năng đánh bật một electron bên trong được giữ chặt. Sau đó, nguyên tử trở nên không ổn định, khiến electron bên ngoài thay thế electron bên trong bị mất, giải phóng năng lượng.

Máy quang phổ XRF bao gồm hai thành phần chính:

• Đầu ra tia X
• Một máy dò đủ nhạy để phát hiện tia X huỳnh quang từ ánh sáng chiếu tới.

Sau đó, mảng này phát ra chùm tia X hoặc tia gamma vào mẫu, kích thích các electron bên trong mẫu. Các nguyên tử bên trong bị dịch chuyển và các nguyên tử thay thế chúng bị hạ xuống từ các lớp quỹ đạo ở trên. Điều này làm giảm năng lượng liên kết và giải phóng năng lượng được gọi là huỳnh quang.

Lợi ích của việc sử dụng máy phân tích XRF, giống như máy quang phổ, là chúng ghi lại sự bùng nổ năng lượng này theo thời gian thực. Có nhiều kỹ thuật chuẩn bị mẫu để phân tích bằng máy quang phổ XRF, bao gồm:

Nói một cách ngắn gọn, huỳnh quang tia X (XR) là một kỹ thuật phân tích không phá hủy được sử dụng để xác định thành phần nguyên tố của vật liệu. Máy phân tích XRF xác định tính chất hóa học của mẫu bằng cách đo huỳnh quang hoặc tia X thứ cấp phát ra từ mẫu khi được kích thích bởi nguồn tia X chính.

Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi như một công cụ phân tích nhanh tại nhiều phòng thí nghiệm phân tích trên toàn thế giới trong nhiều ứng dụng đa dạng như luyện kim, pháp y, polyme, điện tử, khảo cổ học, phân tích môi trường, địa chất và khai thác mỏ.

Tổ chức của chúng tôi có đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo dõi sát sao những diễn biến trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới và không ngừng cải tiến. Trong số nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được cung cấp cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, còn có dịch vụ “phân tích huỳnh quang tia X (XRF)”.