X-ray
fluorescence ( XRD )
Sebuah
Philips PW1606 X-ray fluorescence spektrometer dengan pakan sampel otomatis di
pabrik laboratorium kontrol kualitas semen
X-ray fluorescence
(XRF) adalah emisi karakteristik "sekunder" (atau neon) sinar-X dari
materi yang telah gembira dengan membombardir dengan sinar-X berenergi tinggi
atau sinar gamma. Fenomena ini banyak digunakan untuk analisis unsur dan analisis
kimia, terutama dalam penyelidikan logam, kaca, keramik dan bahan bangunan, dan
untuk penelitian dalam geokimia, ilmu forensik dan arkeologi.
Ketika
bahan yang terkena sinar-X panjang gelombang pendek atau sinar gamma, ionisasi
atom komponennya mungkin terjadi. Ionisasi terdiri dari pengusiran satu atau
lebih elektron dari atom, dan dapat terjadi jika atom terkena radiasi dengan
energi yang lebih besar daripada potensial ionisasi nya. Sinar-X dan sinar
gamma dapat cukup energik untuk mengusir elektron erat diadakan dari orbital
dalam atom. Penghapusan sebuah elektron dengan cara ini membuat struktur
elektronik dari atom tidak stabil, dan elektron di orbital yang lebih tinggi
"jatuh" ke dalam orbit yang lebih rendah untuk mengisi lubang yang
ditinggalkan. Dalam jatuh, energi dilepaskan dalam bentuk foton, energi yang
sama dengan perbedaan energi dua orbital yang terlibat. Dengan demikian, materi
memancarkan radiasi, yang memiliki karakteristik energi atom ini. Istilah
fluoresensi diterapkan pada fenomena di mana penyerapan radiasi dari hasil
energi spesifik dalam re-emisi radiasi dari energi yang berbeda (umumnya lebih
rendah).
Karakteristik radiasi
Setiap
elemen memiliki orbital elektronik energi karakteristik. Setelah pemindahan
elektron batin oleh foton energik yang diberikan oleh sumber radiasi primer,
elektron dari kulit terluar tetes ke tempatnya. Ada sejumlah cara di mana hal
ini bisa terjadi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Transisi utama diberi
nama: L → K transisi secara tradisional disebut Kα, sebuah M → K transisi
disebut Kβ, sebuah M → L transisi disebut Lα, dan sebagainya. Setiap transisi
ini menghasilkan foton neon dengan energi karakteristik sama dengan perbedaan
energi orbital awal dan akhir. Panjang gelombang radiasi ini fluorescent dapat
dihitung dari Hukum Planck:
Radiasi
neon dapat dianalisis baik dengan menyortir energi dari foton (analisis energi
dispersif) atau dengan memisahkan panjang gelombang radiasi (analisis
gelombang-dispersif). Setelah dipilah, intensitas radiasi karakteristik masing-masing
secara langsung berkaitan dengan jumlah masing-masing unsur dalam materi. Ini
adalah dasar dari teknik yang kuat dalam kimia analitik. Gambar 2 menunjukkan
bentuk khas garis spektrum tajam neon diperoleh dalam metode penyebaran energi
(lihat hukum Moseley).
Radiasi
Primer
Dalam
rangka untuk merangsang atom, sumber radiasi diperlukan, dengan energi yang
cukup untuk mengusir erat diadakan elektron batin. Generator sinar-X
konvensional yang paling sering digunakan, karena output mereka mudah dapat
"disetel" untuk aplikasi, dan karena daya yang lebih tinggi dapat
digunakan relatif terhadap teknik lain. Namun, sinar gamma sumber dapat
digunakan tanpa perlu power supply yang rumit, yang memungkinkan penggunaan
yang lebih mudah dalam instrumen portabel kecil. Ketika sumber energi adalah
sinkrotron atau sinar-X yang difokuskan oleh optik seperti polycapillary, sinar
X-ray dapat sangat kecil dan sangat intens. Akibatnya, informasi atom pada
skala sub-mikrometer dapat diperoleh. X-ray generator di kisaran 20-60 kV yang
digunakan, yang memungkinkan eksitasi berbagai atom. The spektrum kontinu
terdiri dari "bremsstrahlung" radiasi: radiasi yang dihasilkan ketika
elektron energi tinggi melewati tabung secara progresif melambat oleh material
anoda tabung ("target"). Sebuah spektrum keluaran tabung tipikal
ditunjukkan pada gambar 3.
Dispersi
Dalam
analisis dispersif energi, neon sinar-X yang dipancarkan oleh sampel materi
diarahkan ke detektor solid-state yang menghasilkan "terus menerus"
distribusi pulsa, tegangan yang sebanding dengan energi foton yang masuk.
Sinyal ini diproses oleh MCA (MCA) yang menghasilkan spektrum digital
mengumpulkan yang dapat diolah untuk memperoleh data analitis. Dalam analisis
dispersif panjang gelombang, neon sinar-X yang dipancarkan oleh sampel materi
diarahkan ke kisi difraksi monokromator. The kisi difraksi digunakan biasanya
kristal tunggal. Dengan memvariasikan sudut datang dan take-off pada kristal,
panjang gelombang sinar-X tunggal dapat dipilih. Panjang gelombang yang
didapatkan oleh Persamaan Bragg:
dimana d adalah jarak
lapisan atom sejajar dengan permukaan kristal.
Deteksi
Dalam
analisis energi dispersif, dispersi dan deteksi adalah operasi tunggal, seperti
yang sudah disebutkan di atas. Counter proporsional atau berbagai jenis
solid-state detektor (dioda PIN, Si (Li), Ge (Li), Silicon Drift Detector SDD)
digunakan. Mereka semua berbagi sama deteksi prinsip: An X-ray foton masuk
ionises sejumlah besar atom detektor dengan jumlah muatan yang dihasilkan yang
sebanding dengan energi foton yang masuk. Tuduhan ini kemudian dikumpulkan dan
proses berulang untuk foton berikutnya. Kecepatan Detector jelas penting,
karena semua pembawa muatan diukur harus datang dari foton yang sama untuk
mengukur energi foton dengan benar (diskriminasi panjang puncak digunakan untuk
menghilangkan peristiwa yang tampaknya telah diproduksi oleh dua foton sinar-X
tiba hampir bersamaan). Spektrum ini kemudian dibangun dengan membagi spektrum
energi ke sampah diskrit dan menghitung jumlah pulsa yang terdaftar dalam
setiap bin energi. Jenis detektor EDXRF bervariasi dalam resolusi, kecepatan
dan sarana pendingin (rendahnya jumlah pembawa muatan bebas sangat penting
dalam detektor solid state): counter proporsional dengan resolusi beberapa
ratus eV menutupi low end dari spektrum kinerja, diikuti dengan PIN detektor
dioda, sedangkan Si (Li), Ge (Li) dan Detektor Drift Silicon (SDD) menduduki
high end dari skala kinerja.
Dalam
analisis dispersif gelombang, radiasi panjang gelombang tunggal yang dihasilkan
oleh monokromator dilewatkan ke photomultiplier, detektor mirip dengan Geiger
counter, yang menghitung foton individu ketika mereka melalui. Counter adalah
ruang yang berisi gas yang terionisasi oleh X-ray foton. Sebuah pusat elektroda
dikenakan biaya (biasanya) 1700 V sehubungan dengan dinding ruang melakukan,
dan masing-masing foton memicu kaskade pulsa-seperti saat ini di bidang ini.
Sinyal diperkuat dan diubah menjadi mengumpulkan hitung digital. Hitungan ini
kemudian diproses untuk mendapatkan data analitis.
Intensitas
sinar-X
Proses
fluoresensi tidak efisien, dan radiasi sekunder jauh lebih lemah daripada sinar
utama. Selain itu, radiasi sekunder dari unsur-unsur ringan adalah energi yang
relatif rendah (gelombang panjang) dan memiliki daya tembus rendah, dan sangat
dilemahkan jika balok melewati udara untuk jarak apapun. Karena itu, untuk
analisis-kinerja tinggi, jalan dari tabung untuk sampel ke detektor
dipertahankan di bawah vakum (sekitar 10 sisa tekanan Pa). Ini berarti dalam
praktek bahwa sebagian besar bagian kerja dari instrumen harus berada dalam
ruang vakum besar. Masalah mempertahankan bagian yang bergerak dalam ruang
hampa, dan cepat memperkenalkan dan menarik sampel tanpa kehilangan vakum,
merupakan tantangan utama untuk desain instrumen. Untuk kurang menuntut
aplikasi, atau ketika sampel rusak oleh vakum (misalnya sampel mudah menguap),
ruang X-ray helium-menyapu dapat diganti, dengan beberapa hilangnya-Z rendah (Z
= nomor atom) intensitas.
Analisis kimia
Penggunaan
sinar X-ray utama untuk membangkitkan radiasi neon dari sampel pertama kali
diusulkan oleh Glocker dan Schreiber pada tahun 1928. [1] Hari ini, metode ini
digunakan sebagai teknik analisis non-destruktif, dan sebagai alat kontrol
proses di banyak ekstraktif dan industri pengolahan. Pada prinsipnya, elemen
ringan yang dapat dianalisis adalah berilium (Z = 4), namun karena keterbatasan
instrumental dan rendah hasil X-ray untuk elemen ringan, seringkali sulit untuk
mengukur elemen ringan dari natrium (Z = 11), kecuali koreksi latar belakang
dan koreksi antar-elemen yang sangat komprehensif yang dibuat.
Energi dispersif
spektrometri
Dalam
dispersif spektrometer energi (EDX atau EDS), detektor memungkinkan penentuan
energi dari foton ketika terdeteksi. Detektor historis telah didasarkan pada semikonduktor
silikon, dalam bentuk kristal silikon lithium-melayang, atau wafer silikon
dengan kemurnian tinggi.
Si (Li) detektor
Ini
secara esensial terdiri dari mm tebal silikon persimpangan jenis pin diode
(sama seperti dioda PIN) 3-5 dengan bias -1000 V di atasnya. The lithium
melayang-bagian tengah membentuk non-melakukan i-lapisan, di mana Li
mengkompensasi akseptor sisa yang dinyatakan akan membuat lapisan tipe-p.
Ketika X-ray foton melewati, menyebabkan segerombolan pasangan elektron-lubang
untuk membentuk, dan ini menyebabkan pulsa tegangan. Untuk mendapatkan cukup
konduktivitas rendah, detektor harus dijaga pada suhu rendah, dan cair-nitrogen
harus digunakan untuk resolusi terbaik. Dengan beberapa kehilangan resolusi,
pendingin Peltier jauh lebih nyaman dapat digunakan. [2]
detektor Wafer
Baru-baru
ini, wafer silikon dengan kemurnian tinggi dengan konduktivitas rendah telah
menjadi rutin tersedia. Didinginkan oleh efek Peltier, ini memberikan detektor
murah dan nyaman, meskipun nitrogen cair didinginkan Si (Li) detektor masih
memiliki resolusi terbaik (yaitu kemampuan untuk membedakan energi foton yang
berbeda).
Amplifier
Pulsa
yang dihasilkan oleh detektor diproses oleh pembentuk pulsa amplifier. Butuh
waktu untuk penguat untuk membentuk pulsa untuk resolusi optimal, dan oleh
karena itu ada trade-off antara resolusi dan hitung-rate: waktu proses yang
lama untuk hasil resolusi yang baik dalam "pulsa tumpukan-up" di mana
pulsa dari foton berturut-turut tumpang tindih. Peristiwa multi-foton, bagaimanapun,
biasanya lebih ditarik keluar dalam waktu (foton tidak tiba tepat pada waktu
yang sama) daripada peristiwa foton tunggal dan diskriminasi pulsa-panjang
sehingga dapat digunakan untuk menyaring sebagian besar ini keluar. Meski
begitu, sejumlah kecil puncak tumpukan-up akan tetap dan koreksi menumpuk-up
harus dibangun ke dalam perangkat lunak dalam aplikasi yang membutuhkan
analisis jejak. Untuk membuat penggunaan yang paling efisien dari detektor,
arus tabung harus dikurangi untuk menjaga acara multi-foton (sebelum
diskriminasi) pada tingkat yang wajar, misalnya 5-20%.
Pengolahan
Daya
komputer cukup didedikasikan untuk mengoreksi pulsa-menumpuk dan untuk
ekstraksi data dari spektra buruk diselesaikan. Proses ini koreksi rumit
cenderung didasarkan pada hubungan empiris yang dapat berubah dengan waktu,
sehingga kewaspadaan terus menerus diperlukan untuk memperoleh data kimia
presisi yang memadai.
Penggunaan
EDX
spektrometer lebih unggul spektrometer WDX dalam bahwa mereka lebih kecil,
sederhana dalam desain dan memiliki bagian rekayasa sedikit. Mereka juga dapat
menggunakan tabung sinar-X miniatur atau sumber gamma. Hal ini membuat mereka
lebih murah dan memungkinkan miniaturisasi dan portabilitas. Jenis instrumen
ini umumnya digunakan untuk aplikasi penyaringan kontrol kualitas portabel,
seperti pengujian mainan untuk timbal (Pb), menyortir potongan logam, dan
mengukur kandungan timbal cat perumahan. Di sisi lain, resolusi rendah dan
masalah dengan menghitung tingkat rendah dan lama mati-waktu membuat mereka
rendah untuk analisis presisi tinggi. Mereka adalah, bagaimanapun, sangat
efektif untuk kecepatan tinggi, analisis multi-unsur. Lapangan portabel XRF
analisis saat ini di pasar berat kurang dari 2 kg, dan memiliki batas deteksi
pada urutan 2 bagian per juta timbal (Pb) dalam pasir murni.
Chemist
mengoperasikan goniometer digunakan untuk analisis fluoresensi X-ray dari
individu butir spesimen mineral, US Geological Survey, 1958.
Panjang gelombang dispersif spektrometri
Dalam
panjang gelombang dispersif spektrometer (WDX atau WDS), foton dipisahkan oleh
difraksi pada kristal tunggal sebelum terdeteksi. Meskipun panjang gelombang
dispersif spektrometer kadang-kadang digunakan untuk memindai berbagai panjang
gelombang, menghasilkan spektrum plot seperti di EDS, mereka biasanya dibentuk
untuk membuat pengukuran hanya pada panjang gelombang dari garis emisi dari
unsur-unsur kepentingan. Hal ini dicapai dengan dua cara yang berbeda:
"Simultan"
spektrometer memiliki sejumlah "saluran" yang didedikasikan untuk
analisis elemen tunggal, masing-masing terdiri dari kristal monokromator tetap
geometri, detektor, dan elektronik pengolahan. Hal ini memungkinkan sejumlah
elemen yang akan diukur secara bersamaan, dan dalam kasus instrumen bertenaga
tinggi, analisis presisi tinggi yang lengkap dapat diperoleh di bawah 30 s.
Keuntungan lain dari pengaturan ini adalah bahwa monochromators tetap geometri
tidak memiliki bagian yang terus bergerak, dan begitu juga sangat handal.
Keandalan penting dalam lingkungan produksi dimana instrumen diharapkan untuk
bekerja tanpa gangguan selama berbulan-bulan pada suatu waktu. Kekurangan
spektrometer simultan termasuk biaya yang relatif tinggi untuk analisis
kompleks, karena setiap saluran yang digunakan mahal. Jumlah elemen yang dapat
diukur terbatas pada 15-20, karena keterbatasan ruang pada jumlah
monochromators yang dapat berkerumun di sekitar sampel fluorescing. Kebutuhan
untuk mengakomodasi beberapa monochromators berarti bahwa pengaturan yang agak
terbuka di sekitar sampel diperlukan, menyebabkan jarak tabung-sample-kristal
yang relatif lama, yang mengarah untuk menurunkan intensitas terdeteksi dan
lebih hamburan. Instrumen ini tidak fleksibel, karena jika elemen baru yang
akan diukur, saluran pengukuran baru harus dibeli dan diinstal.
"Sequential"
spektrometer memiliki satu monokromator variabel-geometri (tetapi biasanya
dengan pengaturan untuk memilih dari pilihan kristal), perakitan detektor
tunggal (tetapi biasanya dengan lebih dari satu detektor diatur dalam tandem),
dan paket elektronik tunggal. Instrumen yang diprogram untuk bergerak melalui
urutan panjang gelombang, dalam setiap kasus memilih sinar-X daya yang tepat
tabung, kristal yang sesuai, dan pengaturan detektor yang sesuai. Panjang dari
program pengukuran pada dasarnya terbatas, sehingga pengaturan ini sangat
fleksibel. Karena hanya ada satu monokromator, jarak tabung-sample-kristal
dapat disimpan sangat pendek, yang mengakibatkan hilangnya minimal intensitas
terdeteksi. Yang jelas merugikan adalah waktu analisis relatif lama, terutama
ketika banyak elemen sedang dianalisis, bukan hanya karena unsur diukur secara
berurutan, tetapi juga karena sejumlah waktu diambil dalam menyesuaikan kembali
geometri monokromator antara pengukuran. Selain itu, aktivitas hiruk pikuk monokromator
dalam suatu program analisis merupakan tantangan bagi keandalan mekanik. Namun,
instrumen berurutan modern dapat mencapai keandalan hampir sebaik bahwa
instrumen simultan, bahkan dalam aplikasi kontinyu-penggunaan.
Contoh presentasi
Dalam
rangka menjaga geometri dari perakitan tabung sampel-detektor konstan, sampel
ini umumnya disiapkan sebagai piringan pipih, biasanya diameter 20-50 mm. Ini
terletak pada standar, jarak kecil dari jendela tabung. Karena intensitas
sinar-X mengikuti hukum kuadrat terbalik, toleransi untuk penempatan ini dan
untuk kerataan permukaan harus sangat ketat dalam rangka untuk mempertahankan
fluks sinar-X berulang. Cara mendapatkan cakram sampel bervariasi: logam dapat
mesin untuk bentuk, mineral dapat ditumbuk halus dan ditekan menjadi tablet,
dan kacamata dapat dilemparkan ke bentuk yang diperlukan. Alasan selanjutnya
untuk memperoleh permukaan sampel datar dan representatif adalah bahwa sekunder
sinar-X dari unsur yang lebih ringan sering hanya memancarkan dari beberapa mikrometer
atas sampel. Dalam rangka untuk mengurangi efek permukaan penyimpangan, sampel
biasanya berputar pada 5-20 rpm. Hal ini diperlukan untuk memastikan bahwa
sampel cukup tebal untuk menyerap sinar utama seluruh. Untuk bahan yang lebih
tinggi-Z, ketebalan beberapa milimeter memadai, tapi untuk lampu-elemen matriks
seperti batubara, ketebalan 30-40 mm diperlukan.
monochromators
Fitur
umum dari monochromators adalah pemeliharaan geometri simetris antara sampel,
kristal dan detektor. Dalam geometri ini kondisi difraksi Bragg diperoleh.
Garis
emisi sinar-X yang sangat sempit (lihat gambar 2), sehingga sudut harus
didefinisikan dengan presisi yang cukup. Hal ini dicapai dengan dua cara:
Kristal datar dengan
Soller kolimator
The
Soller kolimator adalah tumpukan pelat logam paralel, spasi beberapa persepuluh
milimeter terpisah. Untuk meningkatkan resolusi sudut, kita harus memperpanjang
kolimator, dan / atau mengurangi jarak piring. Pengaturan ini memiliki
keuntungan dari kesederhanaan dan biaya yang relatif rendah, tetapi kolimator
mengurangi intensitas dan meningkatkan hamburan, dan mengurangi daerah sampel
dan kristal yang bisa "dilihat". Kesederhanaan geometri sangat
berguna untuk monochromators variabel-geometri.
Kristal melengkung
dengan celah
Rowland
lingkaran geometri memastikan bahwa celah keduanya dalam fokus, tetapi agar
kondisi Bragg untuk bertemu di semua titik, kristal pertama harus membungkuk
untuk radius 2R (dimana R adalah jari-jari lingkaran Rowland), kemudian
ditumbuk hingga radius R. Pengaturan ini memungkinkan intensitas yang lebih
tinggi (biasanya 8 kali lipat) dengan resolusi yang lebih tinggi (biasanya 4
kali lipat) dan latar belakang yang lebih rendah. Namun, mekanisme menjaga
Rowland lingkaran geometri dalam monokromator variabel-angle sangat sulit.
Dalam kasus monochromators fixed-angle (untuk digunakan dalam spektrometer
simultan), kristal membungkuk untuk bentuk spiral logaritmik memberikan kinerja
fokus terbaik. Pembuatan kristal melengkung untuk toleransi kenaikan harga
mereka jauh.
Analisis Garis
Garis
spektrum yang digunakan untuk analisis kimia yang dipilih berdasarkan
intensitas, aksesibilitas oleh instrumen, dan kurangnya tumpang tindih garis.
Garis khas yang digunakan, dan panjang gelombang mereka, adalah sebagai
berikut:
elemen
garis panjang gelombang (nm) elemen garis panjang gelombang (nm) elemen garis
panjang gelombang (nm) elemen garis panjang gelombang (nm)
Li Kα 22,8 Ni Kα1
0,1658 I Lα1 0,3149 Pt Lα1 0,1313
Jadilah Kα 11.4 Cu Kα1
0,1541 Xe Lα1 0,3016 Au Lα1 0,1276
B Kα 6.76 Zn Kα1 0,1435
Cs Lα1 0,2892 Hg Lα1 0,1241
C Kα 4.47 Ga Kα1 0,1340
Ba Lα1 0,2776 Tl Lα1 0,1207
N Kα 3.16 Ge Kα1 0,1254
La Lα1 0,2666 Pb Lα1 0,1175
O Kα 2,362 Sebagai Kα1
0,1176 Ce Lα1 0,2562 Bi Lα1 0,1144
F Kα1, 2 1,832 Se Kα1
0,1105 Pr Lα1 0,2463 Po Lα1 0,1114
Ne Kα1, 2 1,461 Br Kα1
0,1040 Nd Lα1 0,2370 0,1085 Pada Lα1
Na Kα1, 2 1,191 Kr Kα1
0,09801 Pm Lα1 0,2282 Rn Lα1 0,1057
Mg Kα1, 2 0,989 Rb Kα1
0,09256 Sm Lα1 0,2200 Fr Lα1 0,1031
Al Kα1, 2 0,834 Sr Kα1
0,08753 Eu Lα1 0,2121 Ra Lα1 0,1005
Si Kα1, 2 0,7126 Y Kα1
0,08288 Gd Lα1 0,2047 Ac Lα1 0,0980
P Kα1, 2 0,6158 Zr Kα1
0,07859 Tb Lα1 0,1977 Th Lα1 0,0956
S Kα1, 2 0,5373 Nb Kα1
0,07462 Dy Lα1 0,1909 Pa Lα1 0,0933
Cl Kα1, 2 0,4729 Mo Kα1
0,07094 Ho Lα1 0,1845 U Lα1 0,0911
Ar Kα1, 2 0,4193 Tc Kα1
0,06751 Er Lα1 0,1784 Np Lα1 0,0888
K Kα1, 2 0,3742 Ru Kα1
0,06433 Tm Lα1 0,1727 Pu Lα1 0,0868
Ca Kα1, 2 0,3359 Rh Kα1
0,06136 Yb Lα1 0,1672 Am Lα1 0,0847
Sc Kα1, 2 0,3032 Pd Kα1
0,05859 Lu Lα1 0,1620 Cm Lα1 0,0828
Ti Kα1, 2 0,2749 Ag Kα1
0,05599 Hf Lα1 0,1570 Bk Lα1 0,0809
V Kα1 0,2504 Cd Kα1
0,05357 Ta Lα1 0,1522 Cf Lα1 0,0791
Cr Kα1 0,2290 Dalam Lα1
0,3772 W Lα1 0,1476 Es Lα1 0,0773
Mn Kα1 0,2102 Sn Lα1
0,3600 Re Lα1 0,1433 Fm Lα1 0,0756
Fe Kα1 0,1936 Sb Lα1
0,3439 Os Lα1 0,1391 Md Lα1 0,0740
Co Kα1 0,1789 Te Lα1
0,3289 Ir Lα1 0,1351 No Lα1 0,0724
Garis lainnya yang
sering digunakan, tergantung pada jenis sampel dan peralatan yang tersedia.
Kristal
Karakteristik yang
diinginkan dari kristal difraksi adalah:
Ø Intensitas
difraksi tinggi
Ø Dispersi
tinggi
Ø Sempit
lebar puncak difraksi
Ø Tinggi
puncak ke background
Ø Tidak
adanya unsur campur
Ø Koefisien
termal rendah ekspansi
Ø Stabilitas
di udara dan paparan sinar-X
Ø Siap
ketersediaan
Ø Biaya
rendah
Kristal
dengan struktur sederhana cenderung memberikan kinerja difraksi terbaik.
Kristal yang mengandung atom berat dapat lentur dengan baik, tetapi juga
berpendar sendiri, menyebabkan gangguan. Kristal yang larut dalam air, mudah
menguap atau organik cenderung memberikan stabilitas miskin.
Bahan
kristal sering digunakan termasuk LiF (lithium fluoride), ADP (amonium
dihidrogen fosfat), Ge (germanium), grafit, InSb (indium antimonide), PE
(tetrakis-(hidroksimetil)-methane: penta-erythritol), KAP (kalium hidrogen
phthalate), RbAP (rubidium hidrogen ftalat) dan TlAP (thallium (I) hidrogen
ftalat). Selain itu, ada peningkatan penggunaan "mikro sintetik
berlapis", yang "sandwich" bahan terstruktur yang terdiri dari
lapisan tebal berturut rendah nomor atom matriks, dan lapisan monoatomik dari elemen
berat. Ini dapat pada prinsipnya menjadi custom-diproduksi untuk lentur setiap
gelombang panjang yang diinginkan, dan digunakan secara ekstensif untuk elemen
dalam kisaran Li untuk Mg.
Sifat kristal yang umum
digunakan
Bahan Pesawat d (nm)
min λ (nm) max λ (nm) intensitas ekspansi termal ketahanan
LiF 200 0.2014 0.053
0.379 + + + + + + + + + + +
LiF 220 0.1424 0.037
0.268 + + + + + + + +
LiF 420 0.0901 0.024
0.169 + + + + + + +
ADP 101 0.5320 0,139
1,000 + + + + +
Ge 111 0.3266 0.085
0,614 + + + + + + +
grafit 001 0.3354 0.088
0.630 + + + + + + + +
InSb 111 0.3740 0.098
0,703 + + + + + + + +
PE 002 0.4371 0.114
0.821 + + + + + + + + +
KAP 1010 1.325 0.346
2.490 + + + + + +
RbAP 1010 1.305 0.341
2.453 + + + + + +
Si 111 0.3135 0.082
0,589 + + + + + +
TlAP 1010 1.295 0,338
2,434 + + + + + + +
YB66 400 0,586
6 nm LSM - 6,00 1,566
11,276 + + + + + +
Detektor
Detektor
yang digunakan untuk panjang gelombang dispersif spektrometri perlu memiliki
kecepatan pemrosesan pulsa tinggi untuk mengatasi dengan tingkat jumlah foton
yang sangat tinggi yang dapat diperoleh. Selain itu, mereka memerlukan resolusi
energi yang cukup untuk memungkinkan penyaringan dari kebisingan latar belakang
dan foton tersebar dari balok utama atau dari kristal fluoresensi. Ada empat
jenis umum detektor:
v aliran
gas counter proporsional
v detektor
gas disegel
v counter
kilau
v detektor
semikonduktor
Counter
aliran gas proporsional digunakan terutama untuk mendeteksi panjang gelombang
lagi. Gas mengalir melalui secara kontinyu. Dimana ada beberapa detektor, gas
dilewatkan melalui mereka dalam seri, kemudian menyebabkan buang. Gas biasanya
90% argon, 10% metana ("P10"), meskipun argon dapat digantikan dengan
neon atau helium di mana panjang gelombang yang sangat panjang (lebih dari 5
nm) dapat dideteksi. Argon yang terionisasi oleh foton sinar-X yang masuk, dan
medan listrik mengalikan biaya ini menjadi pulsa terukur. Metana menekan
pembentukan foton neon yang disebabkan oleh rekombinasi ion argon dengan
elektron liar. Anoda kawat biasanya tungsten atau nichrome dari 20-60 m
diameter. Karena kekuatan pulsa diperoleh pada dasarnya sebanding dengan rasio
detektor diameter ruang dengan diameter kawat, kawat halus diperlukan, tetapi
juga harus cukup kuat untuk dipertahankan di bawah ketegangan sehingga tetap
tepat lurus dan konsentris dengan detektor . Jendela harus konduktif, cukup
tipis untuk mengirimkan sinar-X secara efektif, tapi tebal dan cukup kuat untuk
meminimalkan difusi gas detektor ke dalam vakum tinggi dari ruang monokromator.
Bahan yang sering digunakan adalah logam berilium, PET film aluminised dan
polypropylene aluminised. Jendela Ultra-tipis (turun ke 1 pm) untuk digunakan
dengan panjang gelombang panjang-penetrasi yang rendah sangat mahal. Pulsa
diurutkan secara elektronik oleh "seleksi tinggi pulsa" untuk mengisolasi
orang-pulsa yang berasal dari foton sinar-X sekunder sedang dihitung.
Detektor
gas Sealed mirip dengan counter aliran gas proporsional, kecuali bahwa gas
tidak mengalir melalui itu. Gas biasanya kripton atau xenon di atmosfer tekanan
beberapa. Mereka biasanya diterapkan untuk panjang gelombang dalam kisaran
0,15-0,6 nm. Mereka berlaku pada prinsipnya untuk panjang gelombang lagi,
tetapi dibatasi oleh masalah manufaktur jendela tipis mampu menahan perbedaan
tekanan tinggi.
Counter
kilau terdiri dari kristal gemilang (biasanya natrium iodida diolah dengan
thallium) melekat pada photomultiplier. Kristal menghasilkan sekelompok
scintillations untuk setiap foton diserap, jumlah yang sebanding dengan energi
foton. Hal ini berarti pulsa dari photomultiplier tegangan sebanding dengan
energi foton. Kristal harus dilindungi dengan aluminium / berilium jendela foil
yang relatif tebal, yang membatasi penggunaan detektor untuk panjang gelombang
di bawah 0,25 nm. Counter kilau sering dihubungkan secara seri dengan counter
aliran gas proporsional: yang terakhir ini disediakan dengan jendela stopkontak
berlawanan inlet, yang counter kilau terpasang. Pengaturan ini terutama
digunakan dalam spektrometer berurutan.
Detektor
semikonduktor dapat digunakan dalam teori, dan aplikasi mereka meningkat
sebagai teknologi mereka meningkat, tetapi secara historis penggunaannya untuk
WDX telah dibatasi oleh respons yang lambat mereka (lihat EDX).
Segelas
"manik-manik" spesimen untuk analisis XRF yang dilemparkan sekitar
1100 ° C dalam mesin fusi Herzog otomatis di pabrik laboratorium kontrol
kualitas semen. 1 (atas): sekering, 2: pemanasan awal cetakan, 3: menuangkan
lelehan, 4: pendinginan "manik"
Ekstrak hasil analisis
Pada
pandangan pertama, terjemahan dari foton sinar-X hitung-tarif dalam konsentrasi
unsur akan muncul menjadi jelas: WDX memisahkan garis sinar-X efisien, dan
tingkat generasi foton sekunder sebanding dengan konsentrasi unsur. Namun,
jumlah foton meninggalkan sampel juga dipengaruhi oleh sifat fisik sampel: apa
yang disebut "efek matriks". Ini jatuh luas dalam tiga kategori:
ü Penyerapan
sinar-X
ü Peningkatan
X-ray
ü sampel
efek makroskopik
Semua
elemen menyerap sinar-X sampai batas tertentu. Setiap elemen memiliki spektrum
penyerapan karakteristik yang terdiri dari "melihat-gigi" suksesi
pinggiran, setiap langkah-perubahan yang memiliki panjang gelombang dekat
dengan garis emisi dari elemen. Penyerapan melemahkan sekunder sinar-X
meninggalkan sampel. Sebagai contoh, koefisien penyerapan massa silikon pada
panjang gelombang dari garis Kα aluminium adalah 50 m² / kg, sedangkan untuk
besi 377 m² / kg. Ini berarti bahwa konsentrasi tertentu dalam matriks
aluminium besi memberikan hanya satu ketujuh tingkat hitung dibandingkan dengan
konsentrasi yang sama aluminium dalam matriks silikon. Untungnya, koefisien
penyerapan massa sudah dikenal dan dapat dihitung. Namun, untuk menghitung
penyerapan untuk sampel multi-elemen, komposisi harus diketahui. Untuk analisis
suatu sampel, sebuah prosedur iteratif karena itu digunakan. Ini akan dicatat
bahwa, untuk memperoleh penyerapan massa akurat, data untuk konsentrasi unsur
yang tidak diukur dengan XRF mungkin diperlukan, dan berbagai strategi yang
digunakan untuk memperkirakan ini. Sebagai contoh, dalam analisis semen,
konsentrasi oksigen (yang tidak diukur) dihitung dengan asumsi bahwa semua
unsur-unsur lain yang hadir sebagai oksida standar.
Peningkatan
terjadi di mana sinar-X sekunder yang dipancarkan oleh unsur berat yang cukup
energik untuk merangsang emisi sekunder tambahan dari elemen yang lebih ringan.
Fenomena ini juga dapat dimodelkan, dan koreksi dapat dibuat ketentuan bahwa
komposisi matriks penuh dapat disimpulkan.
Contoh
efek makroskopik terdiri dari efek inhomogeneities sampel, dan kondisi
representatif di permukaannya. Sampel yang idealnya homogen dan isotropik,
tetapi mereka sering menyimpang dari cita-cita ini. Campuran dari beberapa
komponen kristal dalam bubuk mineral dapat mengakibatkan efek penyerapan yang
menyimpang dari yang dihitung dari teori. Ketika bubuk ditekan menjadi tablet,
mineral halus berkonsentrasi di permukaan. Butir Bulat cenderung untuk
bermigrasi ke permukaan lebih daripada biji-bijian sudut. Dalam logam mesin,
komponen lembut dari paduan cenderung smear seluruh permukaan. Ketelitian dan
kecerdikan diperlukan untuk meminimalkan efek ini. Karena mereka adalah artefak
dari metode persiapan sampel, efek ini tidak dapat dikompensasi oleh koreksi
teoritis, dan harus "dikalibrasi". Ini berarti bahwa bahan kalibrasi
dan diketahui harus komposisinya dan mekanis serupa, dan kalibrasi yang
diberikan hanya berlaku untuk rentang yang terbatas bahan. Kacamata yang paling
dekat mendekati ideal homogenitas dan isotropi, dan untuk pekerjaan yang
akurat, mineral biasanya dibuat dengan melarutkan mereka dalam segelas borat,
dan memasukkan mereka ke dalam piringan pipih atau "manik". Disusun
dalam bentuk ini, kalibrasi hampir universal berlaku.
Koreksi
lebih lanjut yang sering digunakan meliputi koreksi latar belakang dan garis
tumpang tindih koreksi. Sinyal latar belakang dalam spektrum XRF berasal
terutama dari hamburan foton sinar primer oleh permukaan sampel. Hamburan
bervariasi dengan penyerapan massa sampel, yang terbesar ketika berarti nomor
atom rendah. Ketika mengukur jumlah jejak elemen, atau ketika mengukur pada matriks
cahaya variabel, koreksi latar belakang menjadi perlu. Ini benar-benar hanya
layak pada spektrometer berurutan. Tumpang tindih Line adalah masalah yang
umum, mengingat bahwa spektrum mineral kompleks dapat berisi beberapa baris
terukur ratus. Kadang-kadang hal itu bisa diatasi dengan mengukur kurang
intens, tapi garis tumpang tindih bebas, tetapi dalam kasus tertentu koreksi
tidak bisa dihindari. Misalnya, Kα adalah satu-satunya jalur yang dapat
digunakan untuk mengukur natrium, dan tumpang tindih Lβ seng (L2-M4) line. Jadi
seng, jika ada, harus dianalisis untuk benar memperbaiki nilai natrium.
Metode
spektroskopi lainnya menggunakan prinsip yang sama
Hal
ini juga memungkinkan untuk menciptakan emisi sinar-X karakteristik sekunder
dengan menggunakan radiasi insiden lain untuk merangsang sampel:
berkas elektron:
microprobe elektron (atau microprobe Castaing);
sinar ion: partikel
diinduksi emisi sinar-X (PIXE).
Ketika dipancarkan oleh
sinar X-ray, sampel juga memancarkan radiasi lain yang dapat digunakan untuk
analisis:
elektron dikeluarkan
oleh efek fotolistrik: X-ray fotoelektron spektroskopi (XPS), juga disebut
spektroskopi elektron untuk analisis kimia (ESCA)
The de-eksitasi juga
menyemburkan elektron Auger, tapi spektroskopi elektron Auger (AES) biasanya
menggunakan berkas elektron sebagai probe.
Confocal microscopy
X-ray fluorescence pencitraan adalah teknik baru yang memungkinkan kontrol atas
kedalaman, selain membidik horisontal dan vertikal, misalnya, ketika
menganalisis lapisan dikuburkan dalam sebuah lukisan.
Instrumen kualifikasi
Sebuah
2001 review, membahas penerapan instrumentasi portabel dari perspektif QA / QC.
Ini memberikan panduan untuk pengembangan seperangkat SOP jika pedoman
kepatuhan terhadap peraturan tidak tersedia.
KESIMPULAN
Sinar-X
merupakan bagian dari spektrum elektromagnetik dan dinyatakan dalam energi
mereka (kilo elektron volt - keV) atau panjang gelombang (nanometer nm). XRF
(X-ray Fluorescence) merupakan konsekuensi dari perubahan yang terjadi dalam
sebuah atom. Sebuah atom yang stabil terdiri dari inti dan elektron yang
mengorbit itu. Elektron yang mengorbit tersebut akan disusun dalam kerang:
setiap shell terdiri dari elektron dengan energi yang sama. Ketika energi
tinggi insiden (primer) X-ray bertabrakan dengan atom itu mengganggu stabilitas
ini. Sebuah elektron dikeluarkan dari tingkat energi rendah (misalnya K shell:
lihat diagram) dan ruang yang dibuat. Akibatnya elektron dari tingkat energi
yang lebih tinggi (misalnya L shell) jatuh ke dalam ruang ini.
Perbedaan
energi yang dihasilkan sebagai elektron bergerak antara level dilepaskan
sebagai sekunder sinar-X yang merupakan karakteristik dari elemen. Proses ini
disebut XRF.
XRF
adalah teknik terbukti untuk analisis material dalam berbagai industri dan
aplikasi, dari Positif Material Identification, memo pemilahan logam, mengukur
sulfur dalam minyak, menganalisis ketebalan lapisan logam finishing dan paduan
logam untuk kontrol kualitas dalam industri barang konsumen elektronik dan .
Manfaat analisis dengan
XRF meliputi:
| Minimal
atau tanpa persiapan sampel
| Analisis
non-destruktif
| Na11
untuk U92 analisis, ppm untuk rentang konsentrasi tinggi%
| Tidak
ada kimia basah - tidak asam, tidak ada reagen
| Analisis
padatan, cairan, bubuk, film, butiran dll
| Analisis
cepat - hasil di menit
| Kualitatif,
semi-kuantitatif, analisis kuantitatif penuh
| Untuk
kontrol instrumen analisis kualitas rutin dapat 'digunakan oleh siapa saja'
| XRF
adalah asy digunakan, metode kontrol qualtiy cepat dan akurat untuk berbagai
industri dan aplikasi.
Ssumber :
ANATOMI TUBUH
Klas ini hanya memiliki 20
spesies. Termasuk hewan yang kecil dengan ukuran panjang berkisar 1-12 mm.
Ptereobranchia hidup di lingkungan air atau laut yang lebih dalam dibandingkan
dengan Klas Enteropneusta. Tubuh lunaknya mencirikan
bahwa klas ini sangat sulit untuk belajar beradaptasi dengan ekologinya.
