Un espectrómetro de fluorescencia de rayos X es un dispositivo que se utiliza para determinar la composición elemental de una sustancia mediante el análisis de fluorescencia de rayos X (XRF).
El método se basa en la recopilación y el análisis del espectro obtenido después de la excitación de la radiación de rayos X característica , que se produce durante la transición de un átomo del estado excitado al fundamental (ver la ley de Moseley ). Los átomos de diferentes elementos emiten fotones con energías estrictamente definidas, midiendo cuál se puede determinar la composición elemental cualitativa . Para medir la cantidad de un elemento, se registra la intensidad de la radiación con una determinada energía.
Los elementos obligatorios de los espectrómetros de fluorescencia de rayos X son una fuente de excitación de rayos X característicos ( las naves espaciales en su lugar pueden usar erupciones solares como excitador de rayos X; en la Tierra esto es imposible, ya que los rayos X del Sol se absorben por completo por la atmósfera) y un analizador de esta radiación.
Para excitar los átomos de la muestra de prueba, se puede usar lo siguiente:
Al registrar el espectro recibido, se puede utilizar lo siguiente:
La mejor resolución del detector en este momento es de 123 eV con la mejor tasa de conteo de 3⋅10 5 conteos por segundo.
El espectrómetro XRF portátil más liviano del mundo es actualmente el espectrómetro Olympus Vanta line
Todos los dispositivos se clasifican según los principios de excitación/registro de espectros. Los espectrómetros con cristales analizadores, por regla general, tienen una resolución mucho más alta y son más caros que los dispositivos con detectores de dispersión de energía.
Según el método de uso, se distinguen los espectrómetros portátiles de laboratorio, estacionarios y portátiles. Estos últimos se distinguen por la velocidad de obtención de resultados, la facilidad, la comodidad y la posibilidad de realizar investigaciones de campo, pero son inferiores a los instrumentos de laboratorio y estacionarios en sensibilidad y precisión. A diferencia de los dispositivos portátiles que se especializan en una gama limitada de tareas (determinación de la composición de aceros, aleaciones, minerales, rocas, suelos, análisis RoHS , etc.), los dispositivos estacionarios son universales. Esto se debe principalmente al hecho de que el análisis cuantitativo confiable requiere un conjunto de muestras de referencia para cada elemento, lo que no es factible cuando se trabaja con dispositivos portátiles.
Para mejorar los resultados en la determinación de elementos ligeros con números de serie menores a 20 (por ejemplo, sodio , magnesio , aluminio , silicio , fósforo , azufre ), se utiliza vacío de vacío o cámara de purga con helio . Esto se debe a la necesidad de evitar la absorción por el aire de cuantos de rayos X de baja energía emitidos por elementos ligeros.
Al detectar elementos pesados (con números de serie superiores a 56), surge otra dificultad: diferentes elementos tienen energías de fotones ligeramente diferentes, lo que obliga al uso de detectores más caros con alta resolución de energía.
La excitación de electrones se utiliza en el análisis elemental en microscopios electrónicos de barrido y de transmisión .
Los instrumentos modernos están necesariamente equipados con software para determinar la composición elemental cuantitativa de una muestra.
El espectrómetro de fluorescencia de rayos X es un método rápido no destructivo para determinar la composición elemental. Con un aumento en el número ordinal del elemento, aumenta la sensibilidad del método y disminuye el error en la determinación de la composición elemental cuantitativa. Los instrumentos ordinarios pueden determinar el contenido de elementos con números atómicos medios con un error del 0,1%.
Los espectrómetros de fluorescencia de rayos X han encontrado aplicación en varios campos de la ciencia y la tecnología: