Co to jest analiza za pomocą fluorescencji rentgenowskiej (XRF)?

Fluorescencja rentgenowska jest wytwarzana między innymi przez jonizację wewnętrznej powłoki atomu. Jeśli nastąpi jonizacja powłoki wewnętrznej, tj. zostaje wybity elektron, wtedy ten otwór jest wypełniany przez elektron z wyższej powłoki energetycznej. Różnica energii jest uwalniana jako promienie fluorescencyjne promieniowania rentgenowskiego i jest charakterystyczna dla danego pierwiastka. Analizatory XRF wykorzystują uwolnione promieniowanie rentgenowskie do określania składu próbki.

Jaki jest zakres pierwiastków w analizie XRF?

W praktyce za pomocą XRF można analizować 72 pierwiastki od fluoru do uranu; niemal cały układ okresowy pierwiastków, co jest przyczyną szerokiego zastosowania tej techniki.

Co to jest analiza za pomocą fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii (EDXRF)?

W przypadku EDXRF próbka jest wzbudzana przez lampę rentgenowską bezpośrednio lub przez filtr (jak w spektrometrze RIGAKU NEX QC) lub pośrednio przy wykorzystaniu tzw. elementów pośredniczących, które stanowią polaryzatory lub drugie anody (jak w spektrometrze RIGAKU NEX CG). Detektor półprzewodnikowy analizuje fluorescencyjne promieniowanie rentgenowskie pochodzące bezpośrednio z próbki.

Tu detektor wraz z powiązaną elektroniką liczy i sortuje, w zależności od energii, wszystkie fotony, które zostaną przez niego zaabsorbowane. W ten sposób powstaje widmo wysokości impulsów wskazujące liczbę fotonów lub impulsów dla danej energii. Detektor zazwyczaj ma tylko kilka µs do przetwarzania, dzięki czemu przetwarzanie jest ograniczone do około 100 000 impulsów na sekundę. Korzystając z filtrów lub polaryzatorów, można usunąć część promieniowania wzbudzania, aby uniknąć przeciążenia detektora.

Co to jest analiza za pomocą fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją fali (WDXRF)?

Największą różnicą w stosunku do EDXRF jest metoda wykrywania fluorescencyjnego promieniowania rentgenowskiego dla WDXRF. Korzystając z goniometru, do detektora wprowadza się tylko jedną długość fali, tzn. mierzy tylko jedną linię danego pierwiastka. W celu przeprowadzenia analiz wielu pierwiastków konieczne jest utworzenie sekwencyjnego programu pomiarowego, który analizuje wszystkie interesujące linie; jedna po drugiej. Istnieją jednak tak zwane spektrometry jednoczesne: w tym przypadku ustalony jest kanał dla każdego pierwiastka (a właściwie dla jednej linii danego pierwiastka) składający się ze stałego kryształu z odpowiadającym mu detektorem rozmieszczonym wokół próbki. W połączeniu z goniometrem jest to bardzo szybki i wydajny spektrometr XRF, który jest szczególnie przydatny do sterowania procesem produkcyjnym.

Jaka jest różnica między EDXRF a WDXRF?

Ogólnie rzecz biorąc, można powiedzieć, że te dwie techniki są komplementarne; jedna uzupełnia drugą. |Spektrometr EDXRF ma tę zaletę, że wszystkie pierwiastki są mierzone równocześnie, podczas, gdy (sekwencyjny) WDXRF mierzy pierwiastki jeden po drugim. WDXRF ma rozdzielczość i czułość, która jest szczególnie przydatna w zakresie liczby atomowej do 30 i od 55 do 80.

Jakie są metody przygotowywania próbek?

W technice fluorescencji rentgenowskiej XRF większość pierwiastków jest mierzona tylko na powierzchni próbki. Dlatego też jest tak istotna jakość powierzchni próbki pod względem gładkości i jednorodności (powierzchnia i głębokość). W praktyce mniej lub bardziej określa ona całkowity błąd analityczny. Tak więc przygotowanie próbki dla XRF staje się najważniejszym składnikiem metody pomiarowej.

Istnieje pięć typowych metod przygotowania próbek:

• Stała próbka przygotowana w postaci luźnego proszku w kubku na próbki
• Stała próbka przygotowana jako sprasowany proszek z lub bez środka wiążącego (lepiszcza)
• Stała próbka w oryginalnym kształcie (postaci)
• Płynna próbka w kubku na próbki
• Stała próbka przygotowana jako stopiona tabletka (perełka)

Jakie są różnice między wzorcami CRM, RM i SeRM?

CRM: certyfikowany materiał referencyjny

CRM to RM, który został przeanalizowany przy użyciu identyfikowalnej metody  analitycznej dla jednego lub więcej parametrów. Wartość parametru, odpowiadająca mu niepewność i oświadczenie dotyczące identyfikowalności metrologicznej są wskazane w certyfikacie.

RM: materiał odniesienia

Próbka, która jest dostatecznie jednorodna i trwała dla jednego lub więcej parametrów i jest uważana za odpowiednia do użycia w procesie pomiarowym.

SeRM: standard wtórny

Próbka, dla której parametry zostały przypisane przy użyciu porównania z podstawowym wzorcem pomiarowym (np. CRM).

Co to jest monitor dryftu?

XRF charakteryzuje się bardzo wysoką stabilnością długoterminową. Niemniej jednak, poszczególne podzespoły wykazują pewne efekty zużycia w czasie tak, że sygnał mierzony zmienia się w czasie. Jeśli zmiana jest znana, można ją skorygować przy użyciu tak zwanej korekcji dryftu.

Korekcja dryftu jest oparta na zasadzie, że w czasie kalibracji (dzień 0) i w danym momencie później (dzień 1) mierzy się taką samą, stabilną próbkę korekcji dryftu (monitor dryftu). Korekta jest obliczana na podstawie zmiany mierzonego sygnału.

Dowiedz się więcej o fluorescencji rentgenowskiej XRF w książce dr Rainer Schramm "X-Ray Fluorescence Analysis: Practical and Easy"