Il metodo XRF (Fluorescenza a raggi X) è ampiamente utilizzato per l'analisi degli elementi, in particolare in settori come il cemento, i metalli e i minerali, il petrolio e il gas, le applicazioni ambientali e geologiche.
Questa tecnica si basa sul principio che quando gli elettroni interni di un atomo vengono bombardati con radiazioni ad alta energia come i raggi X, vengono espulsi e l'atomo si rilassa emettendo fotoni di lunghezza d'onda caratteristica, che vengono utilizzati per identificare l'elemento.
Che cosa misura il metodo XRF? (5 punti chiave spiegati)
1. Principio della XRF
L'XRF funziona esponendo un campione a raggi X ad alta energia.
Quando questi raggi X interagiscono con il campione, causano l'espulsione degli elettroni interni degli atomi del campione dai loro orbitali atomici.
In questo modo si creano posti vacanti nei gusci interni degli elettroni.
Per riempire questi spazi vuoti, gli elettroni esterni provenienti da livelli energetici più elevati scendono verso il basso, emettendo fotoni a raggi X. Questi fotoni emessi hanno una caratteristica specifica.
Questi fotoni emessi hanno energie specifiche che sono caratteristiche dell'elemento da cui provengono.
Misurando queste energie, è possibile identificare e quantificare gli elementi presenti nel campione.
2. Tipi di spettrometri XRF
XRF a dispersione di energia (ED-XRF)
Questi spettrometri sono più semplici e facili da usare e sono in grado di raccogliere simultaneamente i segnali di diversi elementi.
Offrono una gamma di risoluzione compresa tra 150 eV e 600 eV.
XRF a dispersione di lunghezza d'onda (WD-XRF)
Sono più complessi e costosi, ma offrono una risoluzione più elevata, compresa tra 5 eV e 20 eV.
Raccolgono un segnale alla volta a diverse angolazioni utilizzando un goniometro.
3. Preparazione del campione
L'accuratezza dell'analisi XRF dipende in modo significativo dalla preparazione del campione.
Per i campioni in polvere sciolti, può verificarsi una sottostima degli elementi più leggeri come Al, Mg e Na, con conseguente sovrastima degli elementi più pesanti come Fe e Ca.
Per ovviare a questo problema, i pellet dei campioni vengono spesso preparati con una pressa idraulica.
Questo metodo garantisce una distribuzione più uniforme degli elementi e consente di rilevare anche gli elementi più leggeri nel campione, fornendo risultati in linea con gli esperimenti di laboratorio standard.
4. Applicazioni
L'XRF è utilizzato in diversi settori, tra cui la vendita e la produzione di gioielli, i laboratori di analisi, i banchi dei pegni e le raffinerie di metalli preziosi.
È particolarmente utile per misurare in modo rapido e accurato il contenuto preciso di metalli preziosi in oggetti come gioielli e monete.
La tecnica è anche utile per individuare oro contraffatto o gioielli placcati in oro, consentendo di rilevare rivestimenti e placcature.
5. Vantaggi
La XRF non è distruttiva, è veloce e non richiede l'uso di sostanze chimiche o acidi aggressivi, il che la rende più sicura e rispettosa dell'ambiente rispetto ai metodi tradizionali come i test all'acido nitrico o il saggio al fuoco.
Inoltre, è facile da usare: i risultati vengono visualizzati in pochi secondi su un luminoso touchscreen a colori.
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