Spettrofotometria XRF

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La spettrofotometria XRF è una tecnica analitica basata sull'emissione di luce di fluorescenza da un campione esposto ai raggi X (la sigla è l'acronimo dell'espressione inglese X-Ray Fluroescence)

Quando una sorgente di eccitazione di raggi X primari proveniente da un tubo X o da un radioisotopo colpisce un bersaglio campione, i raggi X possono essere o assorbiti dall'atomo o diffusi attraverso la materia. Il processo nel quale un raggio X è assorbito dall'atomo con trasferimento di tutta la sua energia ad un elettrone dello strato più interno è detto effetto fotoelettrico.

Durante questo processo, se la radiazione X ha sufficiente energia, gli elettroni sono strappati dagli strati più interni, creando delle lacune. Queste lacune rappresentano una condizione instabile per l'atomo. Affinché l'atomo ritorni stabile, è necessario che gli elettroni degli strati più esterni saltino su quelli più interni in modo da colmare la lacuna creatasi per effetto della radiazione X. Nel processo di riarrangiamento degli elettroni viene emessa una radiazione X caratteristica la cui energia è la differenza tra le due energie di legame dei rispettivi strati. La radiazione X emessa prodotta da tale processo è detta Radiazione di fluorescenza X o XRF.

La rivelazione e l'analisi della radiazione X emessa consentono di determinare la presenza e la concentrazione di diversi elementi in un campione. Nella maggior parte dei casi le transizioni elettroniche riguardano gli strati K e L. Uno spettro X tipico di un campione irradiato mostrerà diversi picchi di diverse intensità.

Le frequenze dei raggi X caratteristici di ciascun elemento sono indicati come K, L, M, N in funzione degli strati dai quali sono generati.

Il metodo XRF è usato per misurare la composizione elementare di materiali grazie alla rapidità della misura e alla possibilità di mantenere integro il campione.

[modifica] Analisi XRF quantitativa

Dall'esame della fluorescenza X caratteristica emessa dagli atomi si identificano con sicurezza gli elementi chimici. L'aspetto significativo degli spettri X di emissione degli atomi è che essi variano con grande regolarità in funzione del numero atomico, come ben mostrato da Moseley. In genere, vengono rilevati tutti gli elementi chimici aventi peso atomico superiore o uguale a quello del sodio.

La caratteristica principale delle analisi per spettrometria a raggi X è quella di non essere distruttiva.

Questo metodo di indagine ha avuto un grande impulso con l'introduzione dei i rivelatori a stato solido, soprattutto a partire dagli anni '90. In diretta connessione con lo sviluppo di tali rivelatori, si è avuto pure un grande sviluppo nel campo delle misure di ionizzazione atomica (fenomeno che precede sempre l'emissione X) per bombardamento con protoni, particelle alfa o più raramente ioni di atomi più pesanti. Tale tecnica è indicata come PIXE (Proton Induced X Emission).

Con il nome XRF (X-Ray Fluorescence) si indica, per convenzione, la tecnica di analisi nella quale la radiazione ionizzante che provoca l'emissione della fluorescenza caratteristica è costituita ancora da raggi X. Questi possono essere prodotti da un tubo o, per i sistemi portatili, essere emessi da radioisotopi (Fe-55, Cd-109, Am-241).

L'analisi qualitativa è possibile mediante l'identificazione delle righe X caratteristiche di emissione di uno spettro, mentre l'analisi quantitativa richiede una opportuna elaborazione dei dati di intensità delle diverse righe X emesse correlati con le analoghe emissioni di campioni standard contenenti quantità conosciute dell'elemento da stimare.

Chimica - Fisica
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