طیف سنج فلوئورسانس اشعه ایکس (X Ray Fluorescence)

روش آنالیزXRF

فلوئورسانس پرتو اشعه ایکس یا آنالیزXRFانتشار مشخصه “ثانویه” (یا فلوئورسنت) اشعه­Xاز ماده ای است که با بمباران پرتوهای پر انرژیXیا پرتوهای گاما برانگیخته شده است. آنالیزXRFبطور گسترده برای تجزیه و تحلیل عناصر و آنالیز شیمیایی بویژه در بررسی فلزات، شیشه­، سرامیک و مصالح ساختمانی و همچنین تحقیق در ژئوشیمی­، علوم پزشکی قانونی­، باستان شناسی و اشیاء هنری مانند نقاشی مورد استفاده قرار می گیرد.

آنالیزXRFچطور کار میکند؟

در آنالیزXRFهنگامی که مواد در معرض اشعهXبا طول موج کوتاه یا در معرض اشعه گاما قرار دارند­، ممکن است یونیزاسیون اتمهای آنها اتفاق بیفتد. یونیزاسیون شامل خارج کردن یک یا چند الکترون از اتم است و ممکن است در صورتی که اتم در معرض تابش با انرژی بیشتر از انرژی یونیزاسیون باشد، اتفاق بیفتد. پرتوهایXو گاما می توانند به اندازه کافی پر انرژی باشند تا بتوانند الکترونهای محکم را از مدار داخلی اتم خارج کنند. برداشتن یک الکترون از این طریق باعث می شود ساختار الکترونیکی اتم ناپایدار شود و الکترون های موجود در مدارهای بالاتر “به درون مداری تحتانی” سقوط می کنند تا سوراخ باقی مانده را پر کنند.

در هنگام سقوط، انرژی به صورت فوتون آزاد می شود، انرژی آن برابر است با اختلاف انرژی دو مداری که درگیر هستند. بنابراین، ماده تابش می کند، که دارای ویژگی انرژی اتم های موجود است. در آنالیز XRF اصطلاح فلورسانس برای پدیده هایی به کار می رود که جذب تابش یک انرژی خاص منجر به انتشار مجدد اشعه یک انرژی متفاوت (عموماً پایین تر) می شود.

فلوئورسانس اشعه ایکس (آنالیزXRF) چیست؟

طیف سنج فلوئورسانس اشعه ایکس (آنالیزXRF) یک ابزار اشعه ایکس است که برای آنالیزهای شیمیایی معمول و نسبتاً غیر مخرب سنگها­، مواد معدنی­، رسوبات و مایعات استفاده می شود. این روش بر روی اصول طیف سنجی پراکندگی طول موج کار می کند که شبیه به الکترون میکروپروب(EPMA)است. با این حال، یک آنالیز  XRFبه طور کلی نمی تواند در اندازه های کوچک معمولی برایEMPAبا سایز 5-2 میکرون آنالیز کند، بنابراین به طور معمول برای آنالیزXRFتوده ای از کسری های بزرگتر از مواد زمین شناسی استفاده می شود. سهولت نسبی و کم هزینه بودن آماده سازی نمونه و پایداری و سهولت استفاده در آنالیزXRF، یکی از روشهای پرکاربرد را برای تجزیه و تحلیل عناصر اصلی و کمیاب در سنگ ها، مواد معدنی و رسوبات تبدیل می کند.

کاربردهای تخصصی آنالیزXRF

آنالیزXRF در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شود، از جمله:

• تحقیقات در سنگ شناسی آذرین ، رسوبی و دگرگونی
• بررسی خاک
• استخراج معادن (به عنوان مثال ، اندازه گیری درجه سنگ معدن)
• تولید سیمان
• ساخت سرامیک و شیشه
• متالورژی (به عنوان مثال، کنترل کیفیت)
• مطالعات زیست محیطی (به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل ماده ذرات موجود در فیلترهای هوا)
• صنعت نفت (به عنوان مثال گوگرد روغنهای خام و فرآورده های نفتی)
• آنالیز درست در مطالعات زمین شناسی و محیط زیست

آنالیزXRF برای تحقیقات انجام شده مناسب است:

• آنالیز شیمیایی توده ای از عناصر اصلی (Si،Ti،Al،Fe­،Mn،Mg،Ca،Na،K،P) در سنگ و رسوب
• آنالیز شیمیایی توده ای از عناصر کمیاب با فراوانی کمتر ازppm 1 (Ba،Ce،Co،Cr،Cu،Ga،La،Nb،Ni،Rb،Sc،Sr،Rh،U،V،Y،Zr،Zn) در سنگ و رسوب، تشخیص محدوده عناصر کمیاب معمولاً به ترتیب چند قسمت در میلیون است.

آنالیزXRFچه محدودیت هایی دارد؟

• نمونه نسبتاً بزرگ، به طور معمول بیشتر از 1 گرم
• موادی که می توانند به صورت پودر تهیه شده و به طور مؤثر همگن شوند
• موادی که از نظر ترکیبی مشابه، استانداردهای کامل در دسترس هستند
• مواد حاوی مقادیر زیادی عناصر که جذب و اثرات فلورسانس برای آنها به خوبی قابل درک است

آیا آنالیزXRFروی پودر مواد انجام میشود؟

آنالیزXRFدر بیشتر موارد برای سنگها، سنگ معدنها، رسوبات و مواد معدنی، نمونه بصورت پودر ریز تهیه می گردد. در این مرحله ممکن است مستقیماً مورد آنالیز قرار گیرد، به خصوص در مورد آنالیز عناصر کمیاب. با این حال، دامنه بسیار گسترده ای از عناصر مختلف، به ویژه آهن، و طیف گسترده از نمونه ها در یک نمونه پودری، مقایسه متناسب با استانداردها را مشکل ساز می کند. به همین دلیل، معمول است که نمونه پودر شده را با یک شار شیمیایی مخلوط کرده و از کوره یا مشعل گاز برای ذوب نمونه پودری استفاده کنید. ذوب یک نمونه، نمونه همگن ایجاد می کند که قابل آنالیز است و فراوانی عناصر (در حال حاضر تا حدودی رقیق شده) محاسبه می شود.