Fluorescencia de rayos X
La fluorescencia de rayos X ( XRF ) es la emisión de rayos X característicos "secundarios" (o fluorescentes) de un material que ha sido excitado al ser bombardeado con rayos X de alta energía o rayos gamma . El fenómeno se utiliza ampliamente para el análisis elemental y el análisis químico , particularmente en la investigación de metales , vidrio , cerámica y materiales de construcción, y para la investigación en geoquímica , ciencia forense , arqueología y objetos de arte [1] como pinturas [2] [3 ]
Cuando los materiales se exponen a rayos X de onda corta o rayos gamma, puede producirse la ionización de los átomos que los componen . La ionización consiste en la expulsión de uno o más electrones del átomo y puede ocurrir si el átomo se expone a radiación con una energía mayor que su energía de ionización . Los rayos X y los rayos gamma pueden ser lo suficientemente enérgicos como para expulsar electrones fuertemente retenidos de los orbitales internos del átomo. La eliminación de un electrón de esta manera hace que la estructura electrónica del átomo sea inestable, y los electrones en los orbitales superiores "caen" en el orbital inferior para llenar el agujero.Dejado atrás. Al caer, la energía se libera en forma de fotón, cuya energía es igual a la diferencia de energía de los dos orbitales involucrados. Así, el material emite radiación, que tiene la característica energética de los átomos presentes. El término fluorescencia se aplica a fenómenos en los que la absorción de radiación de una energía específica da como resultado la reemisión de radiación de una energía diferente (generalmente menor).
Cada elemento tiene orbitales electrónicos de energía característica . Después de la eliminación de un electrón interno por un fotón energético proporcionado por una fuente de radiación primaria, un electrón de una capa externa cae en su lugar. Hay un número limitado de formas en las que esto puede suceder, como se muestra en la Figura 1. Las transiciones principales reciben nombres : una transición L → K se llama tradicionalmente K α , una transición M → K se llama K β , una M → La transición L se llama L α , y así sucesivamente. Cada una de estas transiciones produce un fotón fluorescente con una energía característica igual a la diferencia de energía del orbital inicial y final. La longitud de onda de esta radiación fluorescente se puede calcular a partir deLey de Planck :
La radiación fluorescente se puede analizar clasificando las energías de los fotones ( análisis de dispersión de energía ) o separando las longitudes de onda de la radiación ( análisis de dispersión de longitud de onda ). Una vez clasificadas, la intensidad de cada radiación característica está directamente relacionada con la cantidad de cada elemento en el material. Ésta es la base de una poderosa técnica en química analítica . La Figura 2 muestra la forma típica de las líneas espectrales fluorescentes nítidas obtenidas en el método de dispersión de longitud de onda (ver la ley de Moseley ).
Para excitar los átomos, se requiere una fuente de radiación, con energía suficiente para expulsar electrones internos fuertemente retenidos. Los generadores de rayos X convencionales se utilizan con mayor frecuencia, porque su salida se puede "sintonizar" fácilmente para la aplicación y porque se puede desplegar una mayor potencia en relación con otras técnicas. Se utilizan generadores de rayos X en el rango de 20 a 60 kV, que permiten la excitación de una amplia gama de átomos. El espectro continuo consiste en radiación " bremsstrahlung ": radiación producida cuando los electrones de alta energía que pasan a través del tubo son desacelerados progresivamente por el material del ánodo del tubo (el "objetivo"). En la Figura 3 se muestra un espectro de salida de tubo típico.
Alternativamente, las fuentes de rayos gamma se pueden usar sin la necesidad de una fuente de alimentación elaborada, lo que permite un uso más fácil en instrumentos pequeños y portátiles.
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