מה זה XRF ואיך פועל ספקטרומטר רנטגן לניתוח חומרים

פלואורסנציית קרני רנטגן (X Ray Fluorescence) היא צורת אנליזה מתקדמת, המשתמשת בקרינת X לניתוח של חומרים. זוהי שיטה לא הרסנית המשמשת לקביעת הרכב היסודות של חומרים שונים, בתחומים כגון כימיה, זיהוי פלילי, ארכאולוגיה ואף זיהוי חפצי אומנות.

מכשירי XRF קובעים את ההרכב הכימי של דגימה מסוימת, על ידי מדידת קרני הרנטגן הראשוניות (או המשניות) הנפלטות מדגימה, לאחר שהיא מוארת על ידי מקור רנטגן ראשוני. כל אחד מהיסודות המצויים בדגימה מייצר קבוצה של קרני רנטגן אופייניות ("טביעת אצבע") הייחודית לאותו יסוד ספציפי, וזו הסיבה שספקטרוסקופיית XRF היא טכנולוגיה מצוינת לניתוח איכותי וכמותי של הרכב החומר.

קטלוג ED-XRF של ירדן ביוטק >

תהליך הפלואורסנציה של קרני רנטגן

• דגימה מוצקה או נוזלית מוקרנת בקרני רנטגן באנרגיה גבוהה, מתוך שפופרת רנטגן מבוקרת.

• כאשר אטום בדגימה סופג פוטון רנטגן בעל אנרגיה מספקת (גדולה מאנרגיית הקישור של מעטפת האלקטרונים K או L באטום), אלקטרון הנמצא באחת מקליפות המסלול הפנימיות נעקר ממקומו.

• האטום חוזר ליציבות, וממלא את החלל הפנוי שנותר במעטפת האורביטלית הפנימית, באמצעות אלקטרון מאחת מהקליפות האורביטאליות הגבוהות יותר.

• האלקטרון יורד למצב האנרגיה הנמוך יותר על ידי שחרור קרינת רנטגן. האנרגיה של קרינת X זו שווה להבדל הספציפי באנרגיה בין שני מצבים קוונטיים של האלקטרון. מדידת האנרגיה הזו היא הבסיס לניתוח באמצעות XRF.

פענוח ספקטרום XRF

לרוב האטומים יש מספר אורביטלים של אלקטרונים (למשל: מעטפת K, מעטפת L, מעטפת M). כאשר אנרגיית רנטגן גורמת להעברת אלקטרונים פנימה והחוצה בקליפות אלו, נוצרים שיאי XRF בעוצמות משתנות. שיאים אלו יהיו נוכחים בספקטרום, שהוא ייצוג גרפי של שיאי עוצמת קרני הרנטגן כפונקציה של שיאי אנרגיה. שיא האנרגיה מזהה את היסוד, ושיא הגובה/עוצמה מעיד בדרך כלל על ריכוז היסוד.

צפו: איך פועלת טכנולוגיית XRF

איך משתמשים ב-XRF בתעשיות שונות?

מנתחי XRF בגודל כף יד מזהים סגסוגות, מגלים יסודות חופשיים בחומר, מספקים נתונים גיאוכימיים, מנתחים מתכות יקרות וקובעים משקל ועובי של ציפויים, כדי להבטיח שהחומרים עומדים במפרטי ההרכב הכימי שלהם. לדוגמה:

• שמן וגז - לזיהוי חומר חיובי (PMI) של חומרי צנרת, שהוא נושא קריטי כאשר מדובר באבחון קורוזיה או קורוזיה גופרתית.

• ייצור מתכות - לניתוח אלמנטים לא הרסני כדי להבטיח שתהליך הייצור לא יזוהם על ידי מתכות, סגסוגות שגויות או חומרים מחוץ למפרט.

• רכב וחלל - לבדיקה ובקרת איכות של חלקים מתכתיים וחלקים מצופים.

• מחזור גרוטאות מתכת - למיון מהיר ומדויק של גרוטאות מתכות, החיוני לשיפור יעילות זרימת העבודה והרווחיות.

• מחזור מתכות יקרות - לקביעה מדויקת של דרגת מתכות יקרות, ולמניעת זיהום של תהליך המחזור עם מתכות מזיקות.

• כרייה - לזיהוי מהיר של המשאבים הכי כדאיים מבחינה כלכלית.

• הנדסת בנייה והנדסה סביבתית - לבדיקת הערכת סיכונים, מודלים של אתרים מסוכנים ובקרת איכות לצורכי שיקום מבנים.

האם XRF בטוח לשימוש?

במהלך האנליזה, המכשיר פולט קרינה מכוונת כאשר השפופרת מופעלת. יש לעשות מאמץ סביר למניעת חשיפה לקרינה עד כמה שניתן, מתחת לגבולות המינון המקובלים (עקרון ALARA - קיצור של: As Low as Reasonably Achievable).

מזעור חשיפה לקרינה מתבצע באמצעות שלושה גורמים: זמן, מרחק ומיגון. בעוד שהקרינה הנפלטת ממנתח XRF דומה לחשיפה המתקבלת בצילום רנטגן רפואי או צילום שיניים רגיל, יש להקפיד תמיד לכוון את מכשיר ה-XRF ישירות אל הדגימה, ולעולם לא אל אדם או חלק בגוף.

להלן שבע עצות בטיחות למכשירי XRF:

• לעבור הדרכות בטיחות קרינה.

• לעולם לא לכוון את המכשיר אל עצמכם או אל אחרים כאשר המכשיר פועל.

• לעולם לא להחזיק דגימות במהלך הניתוח.

• להיות מודעים לנורות החיווי של האלומה הראשית.

• לטפל ולהשתמש במכשיר בכבוד.

• לאחסן בצורה מאובטחת לפי דרישות האחסון הרלוונטיות.

• במקרה חירום יש להודיע לקצין הבטיחות והספק.

מכשיר ED-XRF חדשני ומתקדם דגם NEX CG II+ מבית Rigaku

עם הגידול בדרישה לאנליזות ברגישות גבוהה ועמידה בתקנים, חשוב מתמיד לספק פתרון עם דיוק וגמישות יוצאי דופן. מכשיר ה-NEX CG II+ של ריגאקו תוכנן להתמודד עם אתגרים אלו בצורה מיטבית.

רגישות גבוהה הינה קריטית עבור תעשיות מוסדרות כגון תעשיית התרופות ובדיקות סביבתיות, בהן קיימות הנחיות מחמירות. ה-NEX CG II+ מספק ניתוח מדויק של אלמנטים בריכוזים נמוכים ביותר, ומתחקה אחר יסודות נדירים ומזהמים רעילים בחומרים כמו תרופות, קטליזטורים, קוסמטיקה, מסננים לאוויר ועוד יישומים הדורשים רמה גבוהה של רגישות.

ה-NEX CG II+ הוא מכשיר ייחודי מסוגו בזכות מערכת אופטית עקיפה מתקדמת, בשילוב עם שפופרת רנטגן בעוצמה גבוהה של 65 קילוואט ו-100 ואט. בהשוואה למערכות אחרות, הוא מספק יחס ספירה גבוה יותר ומשפר את רמת העוררות האנרגטית של האלמנטים, מה שמוביל לשיפור משמעותי בביצועים.

יתרונות מרכזיים:

• רגישות יוצאת דופן לגילוי רמות נמוכות ויכולת הבחנה ספקטרלית מרשימה.

• תוצאות מהירות ואמינות למחקר, בקרת איכות ובדיקות תקינות.

• חלופה כלכלית ומעשית לשיטות אנליטיות יקרות או מורכבות יותר.

• תפעול אינטואיטיבי המאפשר למשתמשים בכל הרמות להגיע לתוצאות עם מינימום הדרכה.

קטלוג ED-XRF של ירדן ביוטק >