XRF-Analyse

Wofür wird die XRF-Analyse verwendet?

XRF ist eine zerstörungsfreie Analysemethode, die üblicherweise zur Identifizierung und Bestimmung der Konzentrationen von Haupt- und Spurenelementen in einer Probe eingesetzt wird. XRF kann in geophysikalischen Bodenuntersuchungen, im Bergbau und in Umweltstudien sowie in der Produktentwicklung und Qualitätskontrolle in Branchen wie Metallurgie, Erdölindustrie, Zement-, Keramik- und Glasindustrie verwendet werden.

Wie funktioniert die Röntgenfluoreszenz?

Bei der XRF-Analyse wird die Probe mit einem hochenergetischen Röntgenstrahl bestrahlt. Während einige der Röntgenstrahlen von der Probe gestreut werden (siehe Vergleich zwischen XRF und XRD unten), werden andere von den Atomen in der Probe absorbiert, und die Atome beginnen, Fluoreszenzlicht zu emittieren. Die emittierte Fluoreszenz-Röntgenenergie ist charakteristisch für das jeweils analysierte Element. Dies ist das Schlüsselprinzip der XRF und macht sie zu einem schnellen und präzisen Analysewerkzeug für die Elementaranalyse.

Üblicherweise werden zwei Modi der Röntgenfluoreszenz angewendet: energiedispersive Röntgenfluoreszenz (EDXRF) und wellenlängendispersive Röntgenfluoreszenzspektroskopie (WDXRF). Die EDXRF misst direkt die Energien der von der Probe emittierten Röntgenstrahlen. Sie wird zur schnellen Identifizierung und Quantifizierung von Elementen eingesetzt und erfordert eine minimale Probenvorbereitung. Bei der WDXRF wird ein Kristall verwendet, um die einfallenden Röntgenstrahlen in verschiedene Richtungen zu beugen, wodurch die Trennung von Elementen auf Basis ihrer Wellenlängen ermöglicht wird. Die höhere Auflösung der WDXRF bietet eine verbesserte Nachweisgrenze und Empfindlichkeit, auf Kosten längerer Analysezeiten und höherer Instrumentenpreise.

Unterschied zwischen XRF und XRD

Wenn die Probe mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, werden einige von ihnen in den Atomen absorbiert und einige gestreut. Die Röntgenfluoreszenz nutzt die absorbierten Röntgenstrahlen und das Fluoreszenzlicht, das durch die Absorption entsteht, während die Röntgenbeugung die Beugungsmuster analysiert, die durch die gestreuten Röntgenstrahlen erzeugt werden.

Die XRF wird am häufigsten in Umweltstudien von Gesteinen und Mineralien sowie zur Qualitätskontrolle in der Metallurgie und in der fossilen Brennstoffindustrie eingesetzt. XRD kann zur Analyse kristalliner Mineralien verwendet werden, wird aber auch bei Polymeren, Pharmazeutika und Lebensmitteln eingesetzt. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite zur Röntgenbeugungsmethode.

XRF und XRD sind komplementäre Methoden und werden in der Regel zusammen durchgeführt, um die Elemente, Verunreinigungen und Phasen der Proben als Ganzes zu identifizieren. Dieser Ansatz wird häufig zur Stoffidentifizierung im Rahmen der EU-Chemikaliengesetzgebung wie REACH-Registrierungen eingesetzt.

Probenanforderungen und -vorbereitung

Die XRF kann zur Charakterisierung von Pulvern, Feststoffen und Flüssigkeiten eingesetzt werden. Feste Proben werden üblicherweise geschnitten und poliert, um eine glatte Oberfläche zu erzielen, oder zu einem feinen Pulver zerkleinert. Die losen Pulverproben können so analysiert werden, wie sie sind, oder sie können zu Pellets gepresst werden. Das Mahlen und Pelletieren der Pulver für die XRF ergibt homogenere Proben im Vergleich zu losen Pulvern. Wenn das Pulver eine breite Palette von Elementen und Korngrößen aufweist, kann die Probe mit einem chemischen Schmelzmittel gemischt und in einem Ofen oder mit einem Gasbrenner geschmolzen werden, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Das Schmelzen erzeugt ein homogenes, glasartiges Material, aus dem die Elemente und ihre Mengen leichter zu bestimmen sind.

Für Spurenelement- und Kontaminationsanalysen ist die eng verwandte TXRF-Methode (Totalreflexions-Röntgenfluoreszenz) eine geeignetere Option. Obwohl die Röntgenfluoreszenz theoretisch die Emission von Röntgenstrahlen von nahezu allen Elementen nachweisen kann, haben Röntgenfluoreszenzspektrometer in der Praxis eine begrenzte Fähigkeit, Elemente mit einer Ordnungszahl kleiner als 9 genau zu messen.

Benötigen Sie eine RFA-Analyse?

Measurlabs bietet hochwertige XRF-Testdienstleistungen für eine Vielzahl von Branchen und Probenmaterialien an, einschließlich TXRF-Analysen für Wafer und Dünnschichten, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Wir bearbeiten auch große Probenchargen effizient und können nahezu jede andere Messung anbieten, um Ihre Anforderungen an die routinemäßige Qualitätskontrolle und fortgeschrittene Forschung und Entwicklung zu erfüllen. Kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular für ein individuelles Angebot.