Spektrometria rentgenowska XRF
27 stycznia 2021
Rentgenowska spektroskopia fluorescencyjna (XRF) to technika analityczna, która wykorzystywana jest do jakościowej i ilościowej analizy składu pierwiastkowego a początki jej komercyjnego zastosowania sięgają lat 50. XX wieku.
Wytwórnia, która odpowiada za produkcję i rozwój tego typu aparatury analitycznej w korporacji BRUKER, znajduje się w Kennewick na Zachodnim Wybrzeżu Stanów Zjednoczonych. To tam, w ścisłej współpracy z NASA, zaprojektowano i opracowano pierwsze analizatory przenośne XRF, które wykorzystano w badaniach składu chemicznego tworzyw stosowanych w budowie wahadłowców.
Fluorescencja rentgenowska to nic innego jak wtórne promieniowanie rentgenowskie, emitowane przez atomy pierwiastków materiału, na który kierowana jest wiązka promieni rentgenowskich o odpowiednio dużej energii. Wiązka promieniowania kierowana w stronę badanego materiału nazywa się wiązką promieniowania pierwotnego. Każdy z atomów pierwiastka, jaki znajduje się w strefie przypowierzchniowej badanego materiału, absorbuje energię promieniowania pierwotnego. Zaabsorbowana przez atom energia powoduje wyrzucenie elektronu z wewnętrznej orbity atomu. Miejsce wyrzuconego elektronu zajmuje natychmiast elektron z orbity dalszej. Przejściu elektronu z wyższego poziomu energetycznego na poziom niższy towarzyszy wydzielanie energii w postaci fotonu promieni X (promieniowanie wtórne). Każdy z pierwiastków ma odrębną, charakterystyczną dla niego energię promieniowania. Jeśli w skład napromieniowanego materiału wchodzi kilka różnych pierwiastków, to atomy każdego z nich będą emitować promieniowanie o energii charakterystycznej dla danego pierwiastka. W ten sposób powstaje promieniowanie rentgenowskie, będące strumieniem fotonów o różnych energiach. Wystarczy zarejestrować wielkości energii fotonów obecnych w wiązce wtórnej promieniowania, aby wiedzieć, jakie pierwiastki wchodzą w skład badanego materiału. Wykonamy w ten sposób analizę jakościową. Jeśli natomiast system detekcyjny zliczy ilość fotonów pochodzącą od danego pierwiastka, wówczas uzyskane dane pozwolą na obliczenie stężenia każdego pierwiastka.
Spektrometry EDXRF (spektrometry fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii) w odróżnieniu do spektrometrów WDXRF (spektrometry z dyspersją długości fali), są z reguły mniejsze i to właśnie one znalazły główne zastosowanie w analizie chemicznej jako mobilne urządzenie analityczne zarówno stopów metali jak i tworzyw sztucznych, paliw, żywności itd.
Wieloletnie doświadczenie konstruktorów i niezawodność urządzeń sprawia, że spektrometry serii Titan, które stanowią najnowszą generację ręcznych analizatorów XRF, można zobaczyć w firmach przemysłowych, uczelniach oraz laboratoriach chemicznych w całej Polsce.