اصول بنیادین طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس (XRF)

زمانی که یک نمونه توسط پرتو ایکس با انرژی بالا تابش می‌شود، اتم‌ها یونیزه شده و الکترون‌های لایه‌های داخلی از مدار خارج می‌شوند. در ادامه، الکترون‌های لایه‌های بیرونی برای پر کردن جای خالی به مدار پایین‌تر انتقال می‌یابند و در این فرآیند انرژی به صورت فوتون‌های اشعه ایکس ثانویه آزاد می‌شود که این همان فلورسانس پرتو ایکس است.

این پرتو ساطع‌شده انرژی منحصربه‌فردی دارد و مخصوص هر عنصر است؛ بنابراین دستگاه XRF می‌تواند نوع و مقدار عناصر موجود را اندازه‌گیری کرده و طیفی دقیق از ترکیب شیمیایی نمونه ارائه دهد.

طیف سنج فلورسانس پرتو ایکس چگونه کار می‌کند؟

عملکرد یک دستگاه XRF شامل مراحل زیر است:

1. تابش پرتو ایکس اولیه از یک منبع مانند Rh، Mo یا W روی نمونه
2. برانگیخته شدن اتم‌ها و خروج الکترون از لایه داخلی
3. جایگزینی الکترون بیرونی با انرژی بالاتر
4. انتشار پرتو ایکس ثانویه (فلورسانس) با انرژی مشخصه برای هر عنصر
5. اندازه‌گیری شدت این انرژی توسط آشکارسازهای جریان گاز یا اسکینتیلاسیون
6. محاسبه مقدار عناصر با مقایسه شدت تابش با استانداردهای معتبر

در دستگاه‌های پیشرفته، ترکیب دو نوع آشکارساز برای پوشش طول‌موج کوتاه و بلند استفاده می‌شود تا عناصر سبک و سنگین با دقت بیشتری تحلیل شوند.

مزایای استفاده از طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس

• اندازه‌گیری سریع و بدون نیاز به آماده‌سازی پیچیده
• قابلیت آنالیز نمونه‌های جامد، پودری، مایع و حتی لایه‌های نازک
• دقت و تکرارپذیری بسیار بالا
• شناسایی عناصر از سدیم تا اورانیوم
• کاربرد گسترده در کنترل کیفیت صنعتی

راهنمای آماده‌سازی نمونه برای XRF

برای به‌دست‌آوردن نتایج قابل اعتماد، آماده‌سازی نمونه بسیار مهم است:

• نمونه‌های سنگ و خاک باید ابتدا خرد، آسیاب و پودر شوند.
• ذرات باید اندازه یکنواخت داشته باشند تا خطا در آنالیز کاهش یابد.
• از آلودگی نمونه در مراحل خردایش و آسیاب جلوگیری شود.
• بسته به نوع آنالیز، نمونه به‌صورت پلت پرس‌شده یا قرص ذوبی (Fusion) آماده می‌شود.

در بسیاری از کاربردهای زمین‌شناسی، حداقل چند گرم نمونه برای تحلیل دقیق مورد نیاز است.

نتایج و داده‌های خروجی دستگاه XRF

• طیف اشعه ایکس برای هر عنصر
• جدول غلظت عناصر اصلی، جزئی و ردیاب
• ارزیابی دقت و صحت براساس استانداردهای بین‌المللی
• نمودارهای ژئوشیمیایی برای نمایش روند عناصر
• گزارش‌های فنی جهت مقایسه، کنترل کیفیت و تحلیل آزمایشگاهی

کاربردهای مهم طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس

• تحلیل ترکیب سنگ‌ها، کانسنگ‌ها و مواد معدنی
• کنترل کیفیت سیمان، فولاد، آلیاژها و مواد نسوز
• سنجش آلودگی خاک و محیط زیست
• سنجش عناصر کمیاب در مطالعات علمی
• اندازه‌گیری ترکیب مواد در خطوط تولید صنعتی