Wie funktioniert das Röntgenfluoreszenzverfahren (XRF)?Ein vollständiger Leitfaden zur Elementaranalyse

Die Röntgenfluoreszenz (XRF) ist eine zerstörungsfreie Analysetechnik zur Bestimmung der Elementzusammensetzung von Materialien.Dabei wird eine Probe mit hochenergetischen Röntgenstrahlen bestrahlt, wodurch die Atome in der Probe sekundäre (fluoreszierende) Röntgenstrahlen aussenden, die für jedes Element einzigartig sind.Diese emittierten Röntgenstrahlen werden dann nachgewiesen und analysiert, um die in der Probe vorhandenen Elemente zu identifizieren und zu quantifizieren.Das Verfahren wird aufgrund seiner Genauigkeit und Schnelligkeit häufig in Branchen wie Bergbau, Metallurgie und Umweltprüfungen eingesetzt.

Die wichtigsten Punkte werden erklärt:

1. Anregung der Probe

   • Eine Röntgenröhre erzeugt hochenergetische primäre Röntgenstrahlen, die auf die Probe gerichtet werden.
   • Diese Röntgenstrahlen interagieren mit den Elektronen der inneren Schale (typischerweise K- oder L-Schale) der Atome in der Probe und stoßen sie aus ihren Umlaufbahnen heraus.
   • Dadurch entstehen Leerstellen in den inneren Elektronenschalen, wodurch das Atom instabil wird.

2. Emission von fluoreszierender Röntgenstrahlung

   • Um sich zu stabilisieren, fällt ein Elektron aus einer äußeren Schale mit höherer Energie nach unten, um die freie Stelle in der inneren Schale zu füllen.
   • Die Energiedifferenz zwischen den beiden Schalen wird als sekundäre (fluoreszierende) Röntgenstrahlung freigesetzt.
   • Jedes Element emittiert Röntgenstrahlen auf bestimmten Energieniveaus, die als einzigartiger Fingerabdruck zur Identifizierung dienen.

3. Erkennung und Analyse

   • Ein Detektor fängt die emittierten fluoreszierenden Röntgenstrahlen auf und misst ihre Energie und Intensität.
   • Die Energie der Röntgenstrahlen identifiziert die vorhandenen Elemente, während die Intensität mit ihrer Konzentration korreliert.
   • Die Daten werden zu einem Spektrum verarbeitet, in dem die Peaks bestimmten Elementen entsprechen, was eine qualitative und quantitative Analyse ermöglicht.

4. Arten von XRF-Spektrometern

   • Energiedispersives XRF (ED-XRF): Misst gleichzeitig die Energie der emittierten Röntgenstrahlen und ermöglicht eine schnelle und einfache Analyse.
   • Wellenlängendispersives XRF (WD-XRF): Trennt Röntgenstrahlen mit Hilfe von Kristallen nach Wellenlängen und bietet eine höhere Auflösung und Empfindlichkeit, erfordert jedoch mehr Zeit.

5. Anwendungen und Vorteile

   • Die Röntgenfluoreszenzanalyse wird aufgrund ihrer zerstörungsfreien Natur häufig in der Qualitätskontrolle, der Umweltüberwachung und der Materialwissenschaft eingesetzt.
   • Sie kann Feststoffe, Flüssigkeiten und Pulver ohne umfangreiche Probenvorbereitung analysieren.
   • Das Verfahren ist äußerst genau und kann Elemente von Natrium (Na) bis Uran (U) in Konzentrationen von ppm bis 100 % nachweisen.

6. Beschränkungen

   • Helle Elemente (unterhalb von Natrium) sind aufgrund ihrer geringen Fluoreszenzausbeute schwieriger zu erkennen.
   • Matrixeffekte (Störungen durch andere Elemente) können manchmal die Genauigkeit beeinträchtigen und erfordern Kalibrierungsstandards.
   • Die Homogenität der Probe ist wichtig für zuverlässige Ergebnisse, da unebene Oberflächen die Messwerte verfälschen können.

Durch das Verständnis dieser wichtigen Schritte können Käufer RFA-Geräte anhand ihrer spezifischen Anforderungen wie Nachweisgrenzen, Geschwindigkeit und Probentypen bewerten.Wäre die Fähigkeit, leichte Elemente zu analysieren oder mit heterogenen Proben umzugehen, für Ihre Anwendung entscheidend?

Zusammenfassende Tabelle:

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