РФА – это метод анализа, который используется на протяжении многих лет для определения элементного состава широкого спектра материалов. К образцам относятся сплавы металла, минералы и нефтепродукты.
Рентгеновские лучи являются частью электромагнитного спектра. Они находятся на высокоэнергетической стороне ультрафиолетового излучения и характеризуются энергией в килоэлектронвольтах (кэВ) или длиной волны в нанометрах (нм).
Обычно РФА может анализировать элементы от Натрия (Na) до Урана (U) в концентрациях от миллионных долей до высоких процентов в твердых веществах, жидкостях и порошках. Конечно, элементы и концентрации, которые могут определить РФА анализаторы зависят от исследуемого материала и используемого инструмента.
Итак, как же работает РФА?
Все инструменты РФА основаны на двух главных компонентах: источнике рентгеновских лучей, известном как рентгеновская трубка, и детекторе.
Первичные рентгеновские лучи генерируются источником и направлены на поверхность образца, иногда проходя через фильтр для изменения пучка рентгеновских лучей. Когда пучок попадает на атомы в образце, они реагируют, производя вторичные рентгеновские лучи, которые собираются и обрабатываются датчиком.
Теперь, давайте посмотрим, что происходит с атомами в образце во время анализа.
Стабильный атом состоит из ядра и электронов, вращающихся вокруг него. Электроны расположены на энергетических уровнях или оболочках, и различные энергетические уровни могут иметь различное число электронов.
Когда высокоэнергичный первичный рентгеновский луч сталкивается с атомом, он нарушает его равновесие. Электрон выбрасывается с нижнего энергетического уровня, и создается вакантное место, делающее атом нестабильным.
Для восстановления стабильности электрон с более высокого энергетического уровня падает в это вакантное место. Избыточная энергия, высвобождаемая по мере того как электрон двигается между двумя уровнями, излучается в виде вторичного рентгеновского луча.
Энергия излучаемого рентгеновского луча является характеристикой элемента.
Это значит, что РФА обеспечивает информацию качественного характера об измеренном образце. Однако РФА также является количественным методом. Рентгеновские лучи, излучаемые атомами в образце, собираются детектором и обрабатываются в анализаторе, чтобы сгенерировать спектр, показывающий пиковую интенсивность рентгеновских лучей в сопоставлении с их энергией.
Как мы уже видели, пиковая энергий идентифицирует элемент. Его пиковая площадь или интенсивность является показателем количества элемента в образце. Затем анализатор использует эту информацию для расчета элементного состава образца.
Весь процесс от нажатия кнопки запуска или пускового механизма до получения результата анализа может занять всего две секунды или несколько минут.
По сравнению с другими методами анализа РФА обладает множеством преимуществ:
- Это быстрый метод.
- Он измеряет широкий диапазон элементов и концентраций в самых разных видах материалов.
- Это неразрушающий метод, который не требует или практически не требует пробоподготовки.
- Достаточно недорогой по сравнению с другими методами.
