طیف سنج فلورسانس اشعه ایکس (XRF) دستگاهی است که مورد استفاده برای آنالیز های شیمیایی معمول و غیر مخرب برای سنگ ها، مواد معدنی، رسوبات و مایعات می باشد. آن بر اساس طیف سنجی طول موج پراکنده که شبیه به یک الکترون مایکروپروب (EPMA) هستند کار می کند. با این حال، XRF به طور کلی نمی تواند در نقطه با اندازه معمولی کوچک EPMA (2-5 میکرون) آنالیز نماید، پس از آن به طور معمول برای آنالیز های بالک از فراکسیون بزرگتر از مواد زمین شناسی ، مورد استفاده قرار می گیرد. سهولت نسبی و هزینه کم آماده سازی نمونه و ثبات و سهولت استفاده از طیف سنج اشعه ایکس این روش را یکی از روش های قرار داه است که به طور گسترده برای آنالیزعمده و عناصر کمیاب در سنگ ها، مواد معدنی، و رسوب ها ، مورد استفاده قرار می گیرد.

1-اصول اساسی فلورسانس اشعه ایکس  (XRF)
روش XRF  بستگی به اصول اساسی دارد که به چندین روش ابزاری دیگر شامل فعل و انفعالات بین پرتوهای الکترونی و اشعه ایکس با نمونه ، از جمله طیف سنجی اشعه ایکس (SEM - EDS ) ، پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی پراکندگی طول موج  ( میکروپروب  WDS ) ، می باشد.
آنالیزعناصر اصلی و کمیاب در مواد زمین شناسی توسط فلورسانس اشعه ایکس توسط رفتار اتم ها زمانی که آنها با تابش تداخل می کنند ، استوار است.  هنگامی که مواد با انرژی بالا ( تابش با طول موج کوتاه به عنوان مثال، اشعه X  ) تحریک می شوند ، آنها می توانند یونیزه می شوند.  اگر انرژی تابش برای کندن یک الکترون های درونی محکم کافی باشد ، اتم ناپایدار می شود و یک الکترون بیرونی جایگزین الکترون های درونی کنده شده می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد ، انرژی با توجه به کاهش انرژی اتصال الکترون های اوربیتال درونی در مقایسه با یک اوربیتال بیرونی منتشرمی شود.  تابش های ساطع شده  انرژی پایین تر از برخورد اولیه اشعه X  دارد و اشعه فلورسنت نامیده می شود. از آنجا که انرژی فوتون ساطع شده از ویژگی های انتقال بین اوربیتال های الکترونی خاص در یک عنصر خاص است، در نتیجه فلورسنت اشعه X می تواند برای شناسایی فراوانی عناصر که در نمونه می باشند ، مورد استفاده قرار گیرد.

2-ابزار فلورسانس اشعه ایکس (XRF) - چگونه کار می کند؟

 آنالیزعناصر اصلی و کمیاب در مواد زمین شناسی با دستگاه XRF توسط رفتار اتم ها ساخته شده است زمانی که آنها با اشعه ایکس برهمکنش می کنند. طیف سنج XRF کار می کند زیرا اگر یک نمونه با یک پرتو اشعه ایکس شدید بمباران شود مقداری از انرژی پراکنده می شود ، اما برخی از نیز در نمونه با توجه به  شیمی آن ،  جذب می شود. پرتو اشعه ایکس برخورد کننده معمولا از یک Rh W,، مولیبدن، کروم و دیگر عناصر هدف به دست می آیند (البته نوع ماده مورد استفاده بستگی به کاربرداشعه ایکس دارد).

هنگامی که این پرتو اشعه ایکس اولیه به نمونه می تابد ، باعث تحریک آن می شود نمونه تحریک شده به نوبه خود اشعه X را در امتداد طیف طول موج مشخصه از نوع اتم موجود در نمونه ساطع می کند. چگونه این اتفاق می افتد؟ اتم ها در نمونه انرژی اشعه ایکس توسط یونیزان را جذب میکنند، الکترونها از سطح انرژی لایه های پایین (معمولا K و L) خارج می شود. الکترون خارج شده توسط الکترونهای از لایه های بیرونی، ( اوربیتال با انرژی بالاتر ) جایگزین می شود. هنگامی که این اتفاق می افتد، انرژی با توجه به کاهش انرژی اتصال الکترون های اوربیتال درونی در مقایسه با یک اوربیتال بیرونی منتشر می شود .  این آزاد سازی انرژی در قالب انتشار مشخصه اشعه X نشان دهنده نوع اتم موجود است. اگر یک نمونه بسیاری از عناصر را در خودش دارا باشد، به عنوان نمونه برای بیشتر مواد معدنی و سنگ این گونه است، استفاده از طول موج طیف سنج انتشاری مانند  EPMA اجازه جدایی طیف ساطع اشعه ایکس پیچیده را به طول موج مشخصه هر حال عنصر را می دهد.

انواع مختلفی از آشکارسازها (gas flow proportional and scintillation) برای اندازه گیری شدت پرتو ساطع استفاده می شود. شمارنده ی جریان که معمولا برای اندازه گیری اشعه X طول موج بلند (بزرگتر از  0.15 نانومتر) بهینه شده است که نمونه ای از طیف  K عناصر سبک تر از روی (Zn) استفاده شده است. آشکارساز سوسوزن  (scintillation detector )  معمولا برای آنالیزطول موج های کوتاه در طیف اشعه ایکس (طیف K از عنصر نیبیوم یا ید ؛ طیف  L از Th و U) استفاده می شود. اشعه ایکس طول موج متوسط ( طیف K تولید شده از روی به Zr و طیف  L از Ba و عناصر خاکی کمیاب) به طور کلی با استفاده از هر دو آشکارسازها در پشت سر هم اندازه گیری می شود. شدت انرژی اندازه گیری شده توسط این آشکارسازهای متناسب با فراوانی این عنصر در نمونه است. مقدار دقیق این تناسب برای هر عنصر در مقایسه با مواد معدنی و یا سنگ استانداردهایی است که ترکیب آن از آنالیزقبلی توسط روش های دیگر شناخته شده مشتق شده است.

3-کاربرد های طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس (XRF)
فلورسانس اشعه ایکس در یک طیف گسترده ای از کاربرد ها استفاده می شود، از جمله :
•  پژوهش در آذرین، رسوبی، دگرگونی و پترولوژی
•   بررسی خاک
•  استخراج (به عنوان مثال، اندازه گیری درجه از سنگ معدن)
•  تولید سیمان
•   تولید سرامیک و شیشه
•  متالورژی (به عنوان مثال، کنترل کیفیت)
•  مطالعات زیست محیطی (برای مثال، آنالیزذرات در فیلتر هوا)
•   صنعت نفت (به عنوان مثال، گوگرد نفت خام و فرآورده های نفتی)
•   آنالیز میدانی در مطالعات زمین شناسی و زیست محیطی (با استفاده از اسپکترومتر XRF قابل حمل، دستی)

    فلورسانس اشعه ایکس به خصوص به خوبی برای تحقیقات که شامل موارد زیر است مناسب است:
•  آنالیز شیمیایی بالک عناصر اصلی (سیلیسیم، تیتانیم، آلومینیم، آهن، منگنز، منیزیم، کلسیم، سدیم، پتاسیم، فسفر ) در سنگ و رسوب
•   آنالیز شیمیایی بالک عناصر (در فراوانی کمتر از یک پی پی ام ؛ باریم ، سریم ، کبالت، کرم، مس، گالادیم، لانتانیوم ، نیوبیوم ، نیکل، روبیدیوم، ارشد، استرانسیم، روهمیم، U، V، Y، Zr و Zn) در سنگ و رسوب - تشخیص محدودیت برای عناصر کمیاب معمولا به تریب چند قسمت در میلیون است.
    فلورسانس اشعه ایکس به آنالیز های زیر  محدود است:
•   نمونه های نسبتا بزرگ، معمولا بیشتر از یک گرم
•   موادی که می تواند به صورت پودر آماده و به طور موثر هموژن باشد
•   موادی که ترکیب مشابه، استانداردهای شناخته شده در دسترس دارند.
•   مواد حاوی فراوانی بالایی از عناصر که اثرات جذب و فلورسانس انها به خوبی شناخته شده است.
• در اغلب موارد برای سنگ ها، سنگ معدن، رسوبات و مواد معدنی، نمونه به صورت پودر شده می باشد. در این مرحله ممکن است به طور مستقیم مورد انالیز قرار بگیرند( به ویژه در مورد انالیز ردیابی عنصر). با این حال، طیف بسیار گسترده ای در فراوانی عناصر مختلف، به ویژه آهن و طیف وسیعی از اندازه دانه در نمونه پودر، باعث ایجاد مزاحمت در مقایسه با استانداردهای ویژه می شود . به همین دلیل، عمل رابج مخلوط نمونه پودر با ریزش شیمیایی و استفاده از یک کوره و یا گاز سوز برای ذوب شدن نمونه پودر ، استفاده می شود. ذوب  شدن ، یک شیشه همگن ایجاد می کند که می تواند مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد  و فراوانی (در حال حاضر تا حدودی رقیق) عناصر را محاسبه نماید.

5-محدودیت های فلورسانس اشعه ایکس (XRF)
   در تئوری XRF  توانایی تشخیص تابش پرتو ایکس از تقریبا تمام عناصر، بسته به طول موج و شدت اشعه ایکس ورودی را دارد . با این حال:
•   در عمل، تجاری ترین ابزار در دسترس در توانایی دقت و wpj اندازه گیری فراوانی عناصر با Z <11 در بسیاری از مواد زمین طبیعی محدود شده است.
•   آنالیز XRF نمی توانید تغییرات را در میان ایزوتوپ یک عنصر تشخیص دهد ، به طوری که این تحلیل ها به طور معمول با دستگاه های دیگر (TIMS و SIMS) انجام می شود.
•   آنالیز XRF نمی تواند یون از همان عنصر در حالات ظرفیت های مختلف را تشخیص دهد ، بنابراین این تحلیل ها از سنگ ها و مواد معدنی با روش های مانند تجزیه و تحلیل شیمیایی مرطوب یا طیف بینی موزباور انجام می شود.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
شرکت پترو فرهان گستر جنوب واردکننده برند‌های مطرح تجهیزات جوشکاری و بازرسی فنی و NDT از سراسر دنیا
برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت سفارش با واحد فروش تماس حاصل فرمایید

02165565901

02144584671

02144584619

09133390223

09034119385