راه اندازی دستگاه TXRF در آزمایشگاه مرکزی

دستگاه طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس بازتابش کامل TXRF (Total Reflection X-Ray Fluorescence) در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان راه اندازی شد. این دستگاه ساخت شرکت ایتالیایی (GNR) مدل TX2000 می باشد. جهت آشنایی بیشتر با این دستگاه توضیحاتی در زیر آمده است.

اساس روش XRF:
طیف‌سنجی پرتو ایکس یکی از روش‌ های آنالیز عنصری است که از آن به طور وسیعی در صنعت و مراکز پژوهشی استفاده می‌ شود. این روش به علت سرعت زیاد در شناسایی عنصری، برای برخی از صنایع ضروری است. در این روش پرتو ایکس به نمونه مجهول تابیده و در اثر این بمباران، الکترون‌ های موجود در مدار های داخلی اتم خارج شده و در ترازهای بالاتر،در حالت برانگیخته قرار میگیرد که سبب تابش پرتو ایکس ثانویه می شود.

1- پرتو ایکس به یک الکترون از یک لایه داخلی برخورد می کند و آن را از لایه خود جدا می کند
2- الکترون از لایه بالاتر به حالت پایه همراه با نشر بر می گردد.
3- برای پایدار ماندن اتم، اختلاف انرژی لایه بالایی با پایینی به صورت یک پرتو ایکس ثانویه منتشر می شود
طول موج اشعه ایکس بازتابیده (ثانویه) شده برای هر عنصر شیمیایی متفاوت است لذا می توان با اندازه گیری طول موج اشعه ایکس، عناصر موجود در نمونه مورد بررسی را شناسایی کرد. همچنین با اندازه گیری شدت اشعه ایکس بازتابیده می توان غلظت عنصر را بطور تقریبی اندازه گیری کرد. طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس به دو نوع WDS و EDS تقسیم بندی می شود. تابش فلورسانس می تواندبه صورت مرتب نمودن انرژی فوتونها (Energy Dispersive Analysis: EDS)و یا جدا نمودن طول موج فوتونهای تشکیل دهنده تابش فلورسانس (Wavelength dispersive Analysis: WES) باشد. زمانیکه پرتوها مرتب شدند، شدت هر پرتو تعیین کننده مقدار یک عنصر موجود در نمونه است. در روش EDS همه فوتونها همزمان وارد دتکتور می شوند، درصورتیکه در روش WDS پرتوهای تولید شده ابتدا توسط یک تکفام ساز از هم تفکیک و سپس وارد دتکتور می شوند. طیف سنج EDS در قیاس با WDS دارای ابعاد کوچکتر ساده تر، ارزانتر و سرعت عمل بالاتری می باشد. در تجهیزات قابل حمل معمولا از نوع EDS استفاده می شود. به طور خلاصه دو روش آشکارسازی و اندازه گیری پرتو ایکس، EDS  و WDS  هر کدام نقاط قوت خود را دارندEDS . برای آنالیز کیفی سریع بسیار مناسب است در حالی که   WDS  می تواند نتایج کمی صحیح تری فراهم نماید.

 
روش EDS

 روش WDS

معایب XRF :

در روش XRF نمونه ابتدا کاملا پودر و سپس به صورت یک قرص فشرده در می آید یا اینکه نمونه پودر شده با بوراکس ذوب می شود.  بررسی ها نشان می دهد که روش XRF دارای معایبی از قبیل موارد زیر است:
1- ممکن است پرتو ساطع شده از روی نمونه برگشت پیدا کند بدون اینکه فلورسانسی ایجاد کند
2- ممکن است پرتو به یک الکترون از تراز بیرونی برخورد کند
3- ممکن است پرتو ثانویه به جای اینکه توسط دتکتور جذب شود باعث ساطع شدن فلورسانس خود دتکتور شود.
4- یک پیک عنصر دیگر روی عنصر مورد نظر قرار گیرد (تداخل طیفی)
5- اگر اطراف نمونه توسط هوا پر شده باشد ممکن است پرتو ساطع شده توسط ملکولهای هوا جذب شود. این بخصوص برای عناصر سبک (عدد اتمی کمتر از 20) که انرژی پرتو ساطع شده کم است صدق می کند
6- اگر دو عنصر در کنار هم در یک نمونه باشند ممکن است فلورسانس عنصر اول باعث برانگیختن عنصر دوم شود یا توسط آن جذب شود (تداخل ماتریکسی)
بخاطر معایبی که به برخی از آنها در بالا اشاره شد روش XRF برای اندازه گیری عناصر در حد ppm دقت کافی را ندارد .
تفاوت XRF و TXRF:
اساس روش TXRF مشابه XRF می باشد.  با این تفاوت که حالت برانگیختگی در TXRF متفاوت است. در روش TXRF نمونه به صورت یک لایه بسیار نازکی از  پودر ذرات جامد، سوسپانسیون ذرات یا مایع بر روی یک صفحه از جنس کوارتز یا پلاستیک قرار می گیرد.  همچنین پرتو تابشی با زاویه خیلی پایین (3/0 تا 6/0 درجه) به سطح نمونه برخورد می کند. به خاطر نازکی نمونه و زاویه تابشی کم تاثیر تداخل ماتریکسی و تداخل  طیفی کم تر شده و درنتیجه دقت و صحت نتایج نسبت به روش XRF افزایش می یابد به طوری که می توان عناصر را در حد ppm نیز اندازه گیری کرد. روش TXRF تمام عناصررا از سدیم تا اورانیوم (بجز نیوبیوم،مولیبدن وتنگستن) شناسایی می کند. در این روش آنالیز  بر اساس روش استاندارد درونی میباشد.

شمایی از دستگاه TXRF

نمونه های TXRF

مزایای TXRF:
1- تمام عناصر بطور همزمان اندازه گیری می شود.
2- تهیه اسان و سریع نمونه
3- آنالیز نمونه های با مقادیر کم (در حد نانوگرم یا میکروگرم)
4- مناسب برای انواع نمونه ها
- مناسب برای انواع نمونه ها
5- هزینه پایین آنالیز
6- تجدید پذیری بالا
7-  محدودیت های کم آشکارساز

کاربرد TXRF:
مهم ترین عناصری که به وسیله TXRF اندازه گیری می شود عبارتند از عناصرسنگین وعناصر با عدد اتمی بالاتر از13  می باشد که نتایج حاصل از سنجش عناصر به صورت اکسیدهای عناصر بیان می شود.
روش طیف سنجی فلورسانس ایکس در بسیاری از کاربردها، جایگزین روش‌های آنالیز شیمیایی‌ شده است. این جایگزینی به دلیل سرعت بالا و دقت زیاد در آنالیز مواد می‌باشد. روش‌ های شیمیایی سنتی، بسیار وقت‌ گیر هستند و همچنین به توانایی شخص آنالیز کننده وابسته‌ اند.