Wat is X-ray fluorescence (XRF)
Röntgenfluorescentie (XRF) is een analytische techniek die al vele jaren wordt gebruikt om de elementaire samenstelling van een breed scala aan materialen te bepalen. Voorbeelden hiervan zijn metalen legeringen, mineralen en petroleumproducten.
Röntgenstraling maakt deel uit van het elektromagnetische spectrum. Ze bevinden zich aan de energierijke kant van ultraviolet en worden uitgedrukt in termen van energie (kilo-elektronvolt) of golflengte (nanometer).
XRF kan doorgaans elementen analyseren van natrium tot uranium in concentraties die variëren van delen per miljoen tot hoge procenten, in vaste stoffen, vloeistoffen en poeders.
Hoe werkt röntgenfluorescentie (XRF)?
Alle XRF-instrumenten zijn opgebouwd rond twee belangrijke componenten: een röntgenbron, meestal een röntgenbuis, en een detector. De primaire röntgenstraling wordt door de bron gegenereerd en op het oppervlak van het monster gericht, vaak via een filter om de röntgenstraal aan te passen. Wanneer de straal de atomen in het test sample raakt, reageren ze door secundaire röntgenstralen te genereren, die worden opgevangen en verwerkt door de detector.
Wat gebeurt er binnen de atomen?
Een stabiel atoom bestaat uit een kern en elektronen die eromheen draaien. De elektronen zijn geordend in energieniveaus of schillen, waarbij verschillende niveaus verschillende aantallen elektronen kunnen bevatten.
Wanneer de hoogenergetische primaire röntgenstraal met een atoom botst, verstoort dit het evenwicht van het atoom.
Een elektron wordt uit een laag energie-niveau gestoten en er ontstaat een vacuüm, waardoor het atoom instabiel wordt.
Om de stabiliteit te herstellen, valt een elektron uit een hoger energieniveau in dit vacuüm. De overtollige energie die vrijkomt wanneer het elektron tussen de twee niveaus beweegt, wordt uitgezonden in de vorm van een secundaire röntgenstraal. De energie van de uitgezonden röntgenstraal is kenmerkend voor het element.
Dit betekent dat XRF kwalitatieve informatie levert over het gemeten monster.
Waarom kiezen voor de handheld XRF-techniek?
XRF is echter ook een kwantitatieve techniek. De röntgenstraling die door de atomen in het monster wordt uitgezonden, wordt opgevangen door een detector en verwerkt in de analyser om een spectrum te genereren dat de intensiteitspieken van de röntgenstraling toont in verhouding tot hun energie.
Zoals we hebben gezien, identificeert de piekenenergie het element. Het oppervlak of de intensiteit van de piek geeft een indicatie van de hoeveelheid van het element in het monster.
De analyser gebruikt deze informatie vervolgens om de elementaire samenstelling van het monster te berekenen.
Het hele proces, van het indrukken van de startknop of de trigger tot het verkrijgen van de analyseresultaten, kan zo snel zijn als twee seconden of enkele minuten duren.
In vergelijking met andere analytische technieken heeft XRF veel voordelen:
- Het is snel
- Het meet een breed scala aan elementen en concentraties in veel verschillende soorten materialen
- Het is niet-destructief, vereist geen of zeer weinig monster voorbereiding
- Het is redelijk goedkoop in vergelijking met andere technieken
Goed om te weten
Wanneer het belangrijk is het koolstofgehalte in een materiaal te kunnen meten, is de OES-technologie de beste keuze. Houdt er rekening mee dat OES een brandvlek op het sample achterlaat.
Voor het gebruik van een XRF analyser een vergunning noodzakelijk is. Voor Nederland vin u informatie over de vergunning bij ANVS in België gaat u naar het FANC, Federale Agentschap voor Nucleaire Controle.
Er dient een interne stralingsdeskundige én opgeleide Toezichthoudend Medewerker Stralingsveiligheid (TMS) te worden aangesteld. Ook dient er een actuele Risico Inventarisatie & Evaluatie (ioniserende straling) en mandaat aanwezig te zijn en is een jaarlijkse externe lekkage controle verplicht.