Fluorescencia de rayos X (XRF)Es una técnica de análisis químico comúnmente utilizada.Instrumentos XRFutilizar rayos X para"excitar"un material para caracterizar su composición identificando elementos en la muestra (análisis cualitativo) o determinando la resistencia de un elemento en la muestra(análisis cuantitativo).

1. espectroscopia de rayos X

Mencionamos que los rayos X son la fuente de excitación en los instrumentos XRF, pero en nuestra definición, este no es su propósito principal. Los rayos X característicos son un subproducto del proceso de excitación. Para eso necesitamos un poco de conocimiento científico. Los rayos X son un subconjunto del espectro electromagnético, que cubre todo, desde las ondas de radio hasta la luz visible yRayos Xy rayos gamma. Todos los materiales están formados por átomos y los diferentes átomos se representan como diferentes elementos en la tabla periódica.

Los átomos están formados por partículas subatómicas, incluidos neutrones, protones y electrones. Los protones y los electrones están cargados, mientras que los neutrones están"neutral."Como verdaderos caballos de batalla de la química, los electrones están unidos a los átomos por la carga de protones de sus núcleos. Cuando un átomo pierde un electrón, se ioniza y la carga atómica suele atraer los núcleos de otros átomos para formar enlaces químicos. La mayoría de los elementos, especialmente los metales, tienden a combinarse con el oxígeno y oxidarse, como el óxido del hierro. Pueden unirse entre sí para formar un material elemental o encontrar átomos altamente reactivos como el sodio a los que unirse, causando todo tipo de daños. En los compuestos comunes, la mayoría de los elementos se comportan de manera estable en relación con otros elementos.

2.Clasificación de elementos por energía característica de rayos X.

Los electrones orbitan alrededor del núcleo en una serie de capas etiquetadas como K, L, M, N, etc.

Cuando la capa interna (nivel de energía bajo) pierde un electrón debido a la radiación y se desequilibra, los electrones de la capa externa (nivel de energía alto) pasan a la capa interna para mantener la estabilidad. Este proceso de transición electrónica emite una cantidad específica de energía en el rango de los rayos X. Coloque un detector en su instrumento para medir estas energías características de rayos X y sabrá qué elementos hay en su material. Si nos fijamos en la tabla periódica deXRF, encontrará una serie de números que representan la energía de los rayos X característicos para cada transición de la capa exterior a la interior, con diferentes elementos que tienen combinaciones únicas de números. La energía representada por estas combinaciones de números se describe en términos de kiloelectrones voltios (Kev).

3. Resolver picos espectrales en conflicto

Si observa las energías de rayos X características de los elementos en la tabla periódica XRF, notará que cuando se excede el zinc, el número de la capa L tiene una energía similar a la de la capa K del sodio, y este fenómeno ha sido Se repite para los elementos con números atómicos más bajos. Por ejemplo, el bario-L (4,467 keV) es casi idéntico al titanio-K (4,508 keV). Es probable que los geólogos y agrónomos que observan minerales en el suelo obtengan en sus muestras una gran cantidad de energía de línea L difícil de discernir.

4.Espectrometría de fluorescencia de rayos X de energía dispersiva

Dispersión de energíaXRF(EDXRF) instrumentosexcita y detecta todos los elementos, desde flúor hasta uranio, proporcionando un espectro energético con picos de energía que caracterizan las propiedades del material. Si el usuario tiene algún conocimiento del material, puede ajustar las diferentes energías de excitación para seleccionar un rango espectral más específico o usar componentes de filtro para descartar energías conflictivas. El software XRF también puede utilizar algoritmos de ajuste espectral para ayudar a calibrar los instrumentos para lograr una mayor precisión.

5.Dispersión de longitud de onda Espectrometría de fluorescencia de rayos X

En algunos casos, la energía superpuesta simplemente no se puede resolver con un instrumento de dispersión de energía. Para ello necesitamos la Ley de Bragg y equipo especializado. La ley de Bragg describe cómo los rayos X viajan a través de planos atómicos paralelos en un cristal. Después de excitar el material de la muestra, los rayos X característicos resultantes se confinan y se difractan a través de la rendija (colimador) en un patrón de luz paralelo a través del cristal, que actúa como un filtro de rayos X de alta sensibilidad. En EDXRF, una muestra con bario y titanio mostrará un amplio pico de energía de aproximadamente 4,5 keV, enmascarando la presencia de ambos elementos, mientras que el espectrómetro WDXRF podrá mostrar dos picos distintos de ambos elementos.