Trong ngành công nghiệp hiện nay, có rất nhiều kỹ thuật phân tích nguyên tố được sử dụng để kiểm soát chất lượng và quá trình sản xuất như ICP, ICP-OES, AAS, ICP-MS và XRF. Và trong bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu chi tiết về phương pháp XRF là gì?
Phương pháp XRF là gì ?
Phương pháp XRF là gì ?
Phương pháp XRF là giải pháp nghiên cứu và phân tích quang phổ huỳnh quang tia X. Đây là một kỹ thuật nghiên cứu và phân tích nguyên tố được ứng dụng trong trấn áp chất lượng và quy trình sản xuất công nghiệp .
Nguyên tắc của XRF là khi các nguyên tử riêng lẻ được kích thích bởi một nguồn năng lượng bên ngoài, sẽ phát ra các photon tia X có năng lượng hoặc bước sóng đặc trưng. Thông qua việc đếm số lượng photon của mỗi năng lượng phát ra từ một mẫu, các phần tử có mặt trong mẫu đó có thể được xác định và định lượng cụ thể, chính xác.
Lịch sử hình thành, tăng trưởng của XRF
Dựa trên những phát hiện của Röentgen về tia X – bức xạ nguồn năng lượng cao, Henry Moseley đã sản xuất một ống phát tia X dung electron nguồn năng lượng cao để bắn phá những mẫu. Ông đã phát hiện ra mối quan hệ toán học giữa nguyên tố, bước sóng mà tia X phát ra và số nguyên tử của nó vào năm 1912 .
Röentgen là người phát hiện ra tia X
Năm 1925, Coster và Nishina là những người tiên phong sử dụng tia X thay cho electron. Và đến năm 1928, Glocker và Schreiber là những người tiên phong đã triển khai chiêu thức nghiên cứu và phân tích định lượng vật tư bằng XRF .
Đến 1950, những thiết bị quang phổ tia X tiên phong đã được sản xuất thương mại .
Nguyên tắc cơ bản của giải pháp XRF
Nguyên tắc cơ bản của chiêu thức XRF là dựa trên những bức xạ đặc trưng phát ra từ vỏ electron ( e ) bên trong của những nguyên tử trong 1 số ít điều kiện kèm theo nhất định để xác lập những nguyên tố. Lượng tử phát ra của bức xạ chính là những photon tia X có nguồn năng lượng riêng, được cho phép xác lập những nguyên tử cấu trúc nên chúng .
Bức xạ phát ra từ vật tư mẫu
Khi chiếu một chùm e nguồn năng lượng cao vào một vật tư sẽ xảy ra 2 quy trình :
– Sự phát xạ của những photon có phổ nguồn năng lượng rộng sẽ xảy ra. Bức xạ này được gọi là bremsstrahlung chính là hiệu quả của sự suy giảm tốc độ của những e bên trong vật tư. Tính liên tục của bremsstrahlung được minh họa như thể một hàm của điện áp tần suất e khi sử dụng bia molypden .
– Các quang điện tử phóng ra từ lớp vỏ bên trong của các nguyên tử tạo nên vật liệu. Các quang điện tử này rời đi với một động năng (E – φ). Động năng này là sự chênh lệch về năng lượng giữa năng lượng của hạt tới (E) và năng lượng liên kết (φ) của e nguyên tử. Electron bị đẩy ra sẽ để lại một lỗ trống trong cấu trúc điện tử của nguyên tử và chúng sẽ sắp xếp lại sau một thời gian ngắn với một e từ lớp vỏ năng lượng cao hơn để lấp đầy chỗ trống. Vì vậy mà nguyên tử phát ra huỳnh quang có năng lượng bằng với sự chênh lệch năng lượng của trạng thái ban đầu và trạng thái cuối cùng.
Từ 2 quy trình trên mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể xác lập được nguyên tố và quy trình chuyển đổi điện tử đơn cử cũng như nguồn gốc của chúng. Và đây cũng là cơ sở cho phép đo XRF .
Máy quang phổ huỳnh quang tia X là gì ?
Máy quang phổ huỳnh quang tia X ( XRF ) là thiết bị nghiên cứu và phân tích thành phần hóa học của những vật tư dựa tín hiệu và cường độ huỳnh quang phát ra từ vật tư mẫu sau khi chiếu tia X vào nó .
Máy quang phổ huỳnh quang tia X
Máy quang phổ huỳnh quang tia X có 2 loại, gồm có loại tán xạ nguồn năng lượng tia X ( EDX ) và loại tán xạ bước sóng X ( WDX )
1. Máy quang phổ tán xạ nguồn năng lượng tia X ( EDX )
Huỳnh quang tia X được phát ra từ mẫu sẽ đi vào thành phần cảm ứng bán dẫn tại cùng một thời gian. Sau đó, tùy vào mỗi mức nguồn năng lượng mà việc đo lường và thống kê cho từng nguyên tố sẽ được thực thi trải qua giải quyết và xử lý tín hiệu điện và quang phổ huỳnh quang tia X thu được. Với loại máy này, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nghiên cứu và phân tích nhiều nguyên tố cùng lúc .
2. Máy quang phổ tán xạ bước sóng X ( WDX )
Huỳnh quang tia X được phát ra từ mẫu sẽ đi qua khe hở vào buồng đơn sắc. Buồng đơn sắc và Detector sẽ link với góc link θ, 2 θ. Chỉ những huỳnh quang tia X có bước sóng phân phối được mối đối sánh tương quan này mới hoàn toàn có thể đi vào Detector vì bước sóng của huỳnh quang tia X hoàn toàn có thể chiết ra nhờ vào vào θ. Bằng sự chuyển dời liên tục θ, phổ huỳnh quang tia X hoàn toàn có thể đạt được .
Lợi ích của việc sử dụng máy quang phổ huỳnh quang tia X
– XRF có rất nhạy với những nguyên tố sắt kẽm kim loại, nhất là những nguyên tố từ nhôm ( Al ) đến uranium ( U ). Thông qua nghiên cứu và phân tích độ dày của lớp mạ của vật tư, XRF là một công nghệ tiên tiến đặc biệt quan trọng hữu dụng, hoàn toàn có thể dùng cho bất kể lớp mạ sắt kẽm kim loại nào, từ một lớp tới nhiều lớp, mạ sắt kẽm kim loại hay phi kim. Với những nhu yếu nghiên cứu và phân tích để xác lập thành phần kim loại tổng hợp, XRF hoàn toàn có thể xác lập được thành phần % của những nguyên tố cấu thành nên loại kim loại tổng hợp đó, xem chúng thuộc loại vật tư nào .
Đo độ dày lớp mạ bằng máy XRF
– Xác định được những ion sắt kẽm kim loại có trong bể mạ, từ đó trấn áp quy trình mạ một cách đúng chuẩn, hiệu suất cao .
– Các phép đo bởi máy XRF hoàn toàn có thể được thực thi trực tiếp trên vật tư rắn hoặc lỏng mà không cần chuẩn bị sẵn sàng mẫu hoặc quy trình chuẩn bị sẵn sàng rất đơn thuần. Nó hoàn toàn có thể nghiên cứu và phân tích bất kể loại mẫu nào mà không cần phải pha loãng hoặc nghiền nhỏ. Vì vậy mà chất thải hóa học sẽ không cần phải giải quyết và xử lý .
– Máy có thể được đặt ngay trong cơ sở sản xuất, bên cạnh dây chuyền sản xuất để kiểm soát tại chỗ quy trình. Chỉ với khóa đào tạo ngắn hạn và cơ bản về phần mềm, người kiểm soát quy trình đã có thể vận hành máy một cách dễ dàng.
– Có thể đo được khối lượng mẫu tương đối lớn, từ 100 mg đến 10 gram. Vì vậy, tính đại diện thay mặt của mẫu sẽ cao hơn, đồng thời những sai số do việc tính không giống hệt mẫu cũng được giảm thiểu thuận tiện vì không có rủi ro tiềm ẩn nhiễm chéo .
Hy vọng rằng, với những thông tin mà chúng tôi đưa ra ở trên, các bạn đã có thêm những kiến thức hữu ích về phương pháp XRF là gì. Và đừng quên, truy cập website labvietchem.com.vn để xem thêm nhiều bài viết hay hơn nữa nhé.
Xem thêm :
