Рентгенофлуоресцентный спектрометр

Исторический спектрометр — схема

Рентгенофлуоресцентный спектрометр — пример

Рентгенофлуоресцентный спектрометр — прибор, используемый для проведения элементного анализа состава вещества. Исследование производится путем возбуждения образца и последующим анализом получаемого спектра. Для возбуждения атомов, как правило, используется рентгенофлуоресцентная трубка, но возможно и использование изотопов (например: Fe-55, Cd-109, Cm-244, Am-241). При облучении вещества потоком рентгеновского излучения возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которое пропорционально их концентрации в образце. Когда атомы облучаются фотонами с высокой энергией, то электроны переходят на более высокие уровни, и атомы на миллионные доли секунды переходят в нестабильное возбужденное состояние, после чего возвращаются в стабильное, испуская излишек энергии в виде фотонов. Этот феномен называется флуоресценцией. Пучок полученных фотонов направляется и регистрируется на специальных детекторах. Основной принцип детектирования основан на преобразовании получаемых импульсов от фотонов в импульсы напряжения определенной амплитуды, которые потом усиливаются и подсчитываются специальной электроникой. Рекордным разрешением UHRD детектора является 125 эВ с наилучшей скоростью подсчета 3х105 импульсов в секунду. Анализ и обработка результатов производятся специальными компьютерными программами, разработанными для исследования многих элементов в различных видах веществ. Для улучшения результатов для определения легких элементов таких как натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, сера используется вакуумная откачка воздуха либо продувка камеры гелием. Это позволяет минимизировать влияние атмосферы на получаемые результаты. Кроме того, на качество результатов влияет пробоподготовка исследуемых материалов к тестам. Если исследуется твердое вещество, то его поверхность необходимо зачистить и удалить грязь. Если исследуемое вещество — порошок, то его необходимо спрессовать в таблетку, особенно в случае теста на легкие элементы.

Рентгенофлуоресцентный спектрометр отличается быстротой получения результатов, легкостью, удобством, хорошей точностью. Существует множество методик для проведения исследований в различных областях науки и техники:

Применение

• Экология и охрана окружающей среды: определение тяжелых металлов в почвах, осадках, воде, аэрозолях и др.
• Геология и минералогия: качественный и количественный анализ почв, минералов, горных пород и др.
• Металлургия и химическая индустрия: контроль качества сырья, производственного процесса и готовой продукции
• Лакокрасочная промышленность: анализ свинцовых красок
• Ювелирная промышленность: измерение концентраций ценных металлов
• Нефтяная промышленность: определение загрязнений нефти и топлива
• Пищевая промышленность: определение токсичных металлов в пищевых ингредиентах
• Сельское хозяйство: анализ микроэлементов в почвах и сельскохозяйственных продуктах
• Археология: элементный анализ, датирование археологических находок
• Искусство: изучение картин, скульптур, для проведения анализа и экспертиз

Существует несколько вариантов реализации рентгенофлуоресцентных спектрометров: лабораторные, стационарные и переносные портативные спектрометры.

См. также

• Спектрометр
• Портативный спектрометр
• Волнодисперсионный спектрометр
• Флуоресценция
• Рентгенофлуоресцентный анализ