Röntgenfluoresenssispektrometri on laite, jolla määritetään aineen alkuainekoostumus röntgenfluoresenssianalyysillä (XRF) .
Menetelmä perustuu tunnusomaisen röntgensäteilyn virittymisen jälkeen saadun spektrin keräämiseen ja analysointiin , joka tapahtuu atomin siirtyessä virittyneestä perustilaan (katso Moseleyn laki ). Eri alkuaineiden atomit lähettävät fotoneja tiukasti määritellyillä energioilla, joita mittaamalla voidaan määrittää laadullinen alkuainekoostumus. Alkuaineen määrän mittaamiseksi tallennetaan tietyn energian säteilyn intensiteetti.
Röntgenfluoresenssispektrometrien pakolliset elementit ovat tyypillisten röntgensäteiden virityksen lähde ( avaruusalukset voivat sen sijaan käyttää auringonsäteitä röntgenkiihdyttimenä; maan päällä tämä on mahdotonta, koska Auringon röntgensäteet imeytyvät kokonaan ilmakehän kautta) ja tämän säteilyn analysaattori.
Testinäytteen atomien virittämiseen voidaan käyttää seuraavaa:
Vastaanotettua spektriä rekisteröitäessä voidaan käyttää seuraavia:
Ilmaisimen paras resoluutio tällä hetkellä on 123 eV parhaimmalla laskentanopeudella 3⋅10 5 laskua sekunnissa.
Maailman kevyin kädessä pidettävä XRF-spektrometri on tällä hetkellä Olympuksen Vanta-spektrometri
Kaikki laitteet on luokiteltu spektrien herätteen/rekisteröinnin periaatteiden mukaan. Analysaattorikiteillä varustetuilla spektrometreillä on yleensä paljon suurempi resoluutio ja ne ovat kalliimpia kuin laitteet, joissa on energiaa hajottavat ilmaisimet.
Käyttötavan mukaan erotetaan laboratorio-, kiinteät ja kannettavat kannettavat spektrometrit. Jälkimmäiset erottuvat tulosten saannin nopeudesta, helppoudesta, mukavuudesta ja mahdollisuudesta kenttätutkimukseen, mutta ne ovat herkkyydessään ja tarkkuudessa huonompia kuin laboratorio- ja kiinteät laitteet. Toisin kuin kannettavat laitteet, jotka ovat erikoistuneet kapeisiin tehtäviin (terästen, metalliseosten, malmien, kivien, maaperän koostumuksen määritys, RoHS - analyysi jne.), kiinteät laitteet ovat universaaleja. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että luotettava kvantitatiivinen analyysi vaatii jokaiselle elementille joukon vertailunäytteitä, mikä ei ole mahdollista kannettavien laitteiden kanssa työskennellessä.
Tulosten parantamiseksi määritettäessä kevyitä elementtejä , joiden sarjanumero on alle 20 (esimerkiksi natrium , magnesium , alumiini , pii , fosfori , rikki ), käytetään ilman tyhjiöimua tai kammion tyhjennystä heliumilla . Tämä johtuu tarpeesta välttää valoelementtien emittoimien matalaenergisten röntgenkvanttien absorptio ilmaan.
Havaittaessa raskaita elementtejä (jonka sarjanumero on suurempi kuin 56) syntyy toinen vaikeus - eri elementeillä on hieman erilaiset fotonienergiat, mikä pakottaa käyttämään kalliimpia, korkean energiaresoluution omaavia ilmaisimia.
Elektroniviritystä käytetään alkuaineanalyysissä pyyhkäisy- ja transmissioelektronimikroskoopeissa .
Nykyaikaiset laitteet on välttämättä varustettu ohjelmistolla näytteen kvantitatiivisen alkuainekoostumuksen määrittämiseksi.
Röntgenfluoresenssispektrometri on hajoamaton pikamenetelmä alkuainekoostumuksen määrittämiseksi. Alkuaineen järjestysluvun kasvaessa menetelmän herkkyys kasvaa ja kvantitatiivisen alkuainekoostumuksen määrityksen virhe pienenee. Tavallisilla instrumenteilla voidaan määrittää keskimääräisten atomilukujen alkuaineiden pitoisuus 0,1 %:n virheellä.
Röntgenfluoresenssispektrometrit ovat löytäneet sovelluksen useilla tieteen ja tekniikan aloilla: