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Tecnologia XRF
Nossa fluorescência de raios X líder do setor (XRF) analisadores
estão em ação em todos os principais setores.
XRF: Espectroscopia de Fluorescência de Raios-X
A fluorescência de raios X (XRF) é um método analítico não destrutivo usado para determinar concentrações elementares em vários materiais.
O XRF funciona atingindo uma amostra com um feixe de raios X de um tubo de raios X, fazendo com que os raios X característicos fiquem fluorescentes em cada elemento da amostra. Um detector mede a energia e a intensidade (número de raios X por segundo em uma energia específica) de cada raio X, que é transformado em uma concentração elementar usando uma técnica não padronizada, como parâmetros fundamentais ou curvas de calibração geradas pelo usuário .
A presença de um elemento é identificada pelo comprimento de onda ou energia característicos da emissão de raios-X do elemento. A quantidade de um elemento presente é quantificada pela medição da intensidade da emissão de raios-X característica desse elemento.
O nível atômico
Todos os átomos têm um número fixo de elétrons. Esses elétrons estão dispostos em orbitais ao redor do núcleo. O XRF dispersivo de energia (EDXRF) normalmente captura a atividade nos três primeiros orbitais de elétrons, as linhas K, L e M.
Esses elétrons estão dispostos em orbitais ao redor do núcleo. O XRF dispersivo de energia (EDXRF) normalmente captura a atividade nos três primeiros orbitais de elétrons, as linhas K, L e M.
Os fótons primários do tubo de raios-X têm energia alta o suficiente para expulsar os elétrons dos orbitais mais internos, criando uma vaga (1). Um elétron de um orbital externo se moverá para o novo espaço vago no orbital interno para recuperar a estabilidade dentro do átomo (2).
À medida que o elétron do orbital externo se move para o orbital interno, ele libera energia na forma de um fóton secundário de raios-X. Esta liberação de energia é conhecida como fluorescência. Todos os elementos produzem fluorescência “característica” para si mesmos. A fluorescência de cada elemento é única para si.
O nível do instrumento
Fótons de raios X primários de alta energia são emitidos de um tubo de raios X e atingem a amostra.
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A energia fluorescente é transferida para um detector, onde é absorvida e transferida para um sinal elétrico e depois para um número (digitalizado).
Os resultados podem ser visualizados na forma de porcentagens ou como espectro. O XRF irá processar (digitalizar, contar) cerca de 200,000 ou mais raios-x a cada segundo. Esses raios X detectados formam um espectro. Cada pico no espectro é de um raio X característico que foi emitido por um elemento específico, como Cr ou Ni, etc. A altura do pico é proporcional à concentração do elemento. A altura do pico é convertida em uma porcentagem ou ppm desse elemento por meio de um método de calibração - parâmetros fundamentais ou calibrações empíricas de fábrica ou derivadas do usuário (veja abaixo).
Interferência
As técnicas de análise elementar apresentam interferências que devem ser corrigidas ou compensadas a fim de alcançar resultados analíticos adequados. Na espectrometria XRF, a interferência primária é de outros elementos específicos em uma substância que podem influenciar (efeitos de matriz) a análise do(s) elemento(s) de interesse. No entanto, essas interferências são bem conhecidas e documentadas; e os avanços da instrumentação e as correções matemáticas no software do sistema são corrigidos de maneira fácil e rápida. Em certos casos, a geometria da amostra pode afetar a análise de XRF, mas isso é facilmente compensado selecionando a área de amostragem ideal, moendo ou polindo a amostra ou pressionando um pellet.
Análise elementar quantitativa
A Espectrometria de XRF usa Métodos Empíricos (curvas de calibração usando padrões similares em propriedade ao desconhecido) ou Parâmetros Fundamentais (FP) para chegar à análise elementar quantitativa. O FP é preferido porque permite que a análise elementar seja realizada sem padrões ou curvas de calibração. Isso permite que o analista use o sistema imediatamente, sem ter que gastar tempo adicional configurando curvas de calibração individuais para os vários elementos e materiais de interesse. O FP, acompanhado por bibliotecas armazenadas de materiais conhecidos, determina não apenas a composição elementar de um material desconhecido de forma rápida e fácil, mas também pode identificar material desconhecido.
Espectrômetros
O SciAps usa a técnica do espectrômetro EDXRF devido à sua simplicidade mecânica e excelente adaptação ao uso de campo portátil. Um sistema EDXRF normalmente tem três componentes principais:
1. uma fonte de excitação
2. um espectrômetro/detector
3. e uma unidade de coleta/processamento de dados
As unidades EDXRF portáteis contêm todos os três, em um fator de forma robusto e fácil de usar. Unidades EDXRF portáteis e portáteis em campo são levadas diretamente para a amostra, independentemente de onde a amostra esteja – em uma caverna, montanha acima, em um laboratório, em uma parede, em uma fábrica/fábrica de processamento. Essas unidades oferecem facilidade de uso, tempo de análise rápido, preço de compra inicial mais baixo e custos de manutenção de longo prazo substancialmente menores.
O tubo de raios X irradia uma amostra sólida ou líquida.
Os átomos na amostra são atingidos por raios X de energia suficiente, ou seja, maior que a energia de ligação da camada K ou L do átomo, fazendo com que um elétron seja ejetado do nível da camada K ou L do átomo.
Um elétron em uma camada superior preenche a vacância do nível K ou L emitindo energia e “pulando” para aquele nível de energia mais baixo.
Quando o elétron cai para o nível inferior da camada K ou L, ele emite um fóton em um comprimento de onda específico para a estrutura do átomo (um raio-x característico).
Os fótons emitidos (raios-X) são medidos por um detector dispersivo de energia no analisador de XRF. O detector e os componentes eletrônicos associados medem a energia de cada raio X e contam o número de raios X por segundo nessa energia. Um espectro de raios-X consiste em energia ao longo do eixo horizontal e a intensidade (#/s) ao longo do eixo vertical.
Os processadores integrados usam métodos sem padrão, como parâmetros fundamentais ou curvas de calibração (empíricas) geradas pelo usuário para relacionar o espectro de raios-X às concentrações elementares.
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