A análise elementar com XRF – Perguntas & Respostas

O XRF é uma técnica de superfície?

O XRF é uma técnica de análise elementar que pode quantificar muitos elementos em uma amostra. Os fótons característicos de raios X produzidos na amostra têm energia específica (keV) e no caminho para o detector são absorvidos por outros átomos na amostra. A profundidade da informação depende da energia do elemento de interesse e do tipo de amostra (número atômico médio). Esta profundidade varia de um micrômetro a alguns centímetros. Por exemplo, a profundidade de informação do magnésio (Mg-Ka) em uma amostra de latão é 1 micrômetro e no solo é 11 microns, enquanto a profundidade de informação do estanho (Sn-Ka) em uma amostra de latão é 0,3 mm e no solo é 14 mm. Portanto, para os elementos de baixa energia, a qualidade da superfície da amostra torna-se importante.

Em alguns casos, o XRF é não destrutivo quando a amostra pode ser analisada sem qualquer preparação e analisada com um instrumento EDXRF de bancada de baixa potência. Então a amostra permanece intacta após a medição. Para obter o melhor resultado preciso, recomenda-se a preparação da amostra e, assim, a técnica de XRF não pode ser considerada não destrutiva.

Por outro lado, quando uma amostra é medida com XRF, a mesma amostra pode ser usada para análises posteriores por qualquer outra técnica de análise.  

O XRF é uma técnica analítica que pode ser usada para determinar a composição química de uma ampla variedade de tipos de amostras, incluindo sólidos, líquidos, lamas e pós soltos. O XRF também é usado para determinar a espessura e a composição de camadas e revestimentos e pode ser facilmente usado para triagem rápida (semi-quantitativa). Ele pode analisar elementos de berílio (Be) a amerício (Am) em faixas de concentração de 100% em peso a níveis sub-ppm. A análise de XRF é uma técnica robusta, combinando alta precisão e exatidão com preparação de amostras descomplicada e rápida. Não são necessários ácidos e produtos químicos, uma vez que as amostras não precisam ser dissolvidas em um líquido nem diluídas.

O XRF também tem suas limitações. O XRF é uma técnica de análise elementar e, portanto, quantifica a concentração total de cada elemento em uma amostra. O XRF não pode distinguir entre diferentes óxidos. O XRD seria um método adequado para isso.

O XRF pode quantificar elementos entre 100% em peso até níveis sub-ppm. Quantificar elementos em níveis de concentração abaixo de ppb ou ppt não é possível com o XRF, mesmo quando medições mais longas são feitas.

Os instrumentos de XRF podem operar sem hélio. Ao analisar líquidos em instrumentos WDXRF de chão, o hélio é necessário. Instrumentos de bancada EDXRF que podem operar na atmosfera de ar não precisam de hélio, mesmo ao analisar líquidos. Às vezes o hélio é usado ao analisar elementos de baixa energia (entre F e Cl) em qualquer amostra para aumentar a sensibilidade.

O XRF é uma técnica de análise elementar e, portanto, quantifica a concentração total de cada elemento em uma amostra. O XRF não pode distinguir entre diferentes óxidos. O XRD seria um método adequado para isso.

A vida útil média de um instrumento típico de XRF seria de cerca de 10 anos. A vida útil depende das condições de trabalho do instrumento, de como é tratado diariamente e da frequência com que a manutenção foi realizada. Alguns são muito mais antigos que 10 anos, chegando a até 25 anos para os instrumentos WDXRF de chão.

Qual técnica é melhor para analisar C?

Em comparação com a EDXRF, a WDXRF é muito mais adequada para analisar elementos de baixa energia (B até Na). Ao analisar carbono com instrumentos WDXRF de chão, pelo menos 4 kW de potência são necessários. Usar um cristal de análise dedicado (PX4) e um colimador grosso (4000 µm) melhorará ainda mais a sensibilidade para o carbono.   

Alguns dos instrumentos de bancada EDXRF como o Epsilon 4 podem analisar elementos de baixa energia C, N e F. Em comparação com a WDXRF, os limites de detecção são menos ótimos. Limites de detecção típicos de alguns % em peso podem ser esperados. Como os elementos de interesse têm energia muito baixa, a profundidade da informação é inferior a um micrômetro. Então a qualidade da superfície da amostra torna-se importante e, portanto, a preparação da amostra.

A vantagem da EDXRF sobre a WDXRF é ao analisar elementos de energia mais alta (entre Ca e Sn). Além disso, a resolução dos elementos no espectro XRF (= separação dos picos) torna-se melhor que a da WDXRF nas energias mais altas, para os elementos entre Mo e Sn. Mas a produtividade da amostra, a precisão dos resultados, a infraestrutura (espaço físico) e o orçamento também são fatores a serem considerados.

Dentro da Malvern Panalytical, um instrumento WDXRF de chão (Zetium) tem a possibilidade de incluir a tecnologia EDXRF para usufruir dos benefícios de ambas as técnicas. Assim, tanto a EDXRF quanto a WDXRF podem ser usadas simultaneamente para melhorar ainda mais a velocidade ou a produtividade.

O que significa Calibrações Universais aqui?

Dizemos que uma calibração é “Universal” quando abrange todos (ou um grande número de) tipos de amostras presentes em um determinado usuário. Tais calibrações normalmente são caracterizadas por uma ampla faixa de concentração para vários elementos. Isso pode ser alcançado analisando pérolas fundidas, que não apresentam efeitos mineralógicos ou de tamanho de partícula. Um exemplo seria no laboratório de uma usina de cimento, uma única calibração para Clinker, Calcário, Areia, Argila, Escórias e Minério de Ferro, por exemplo. Calibrações tão amplas, com matrizes muito diferentes, não são possíveis com pastilhas prensadas.

A homogeneidade de uma amostra pode ser entendida de várias formas, dependendo dos parâmetros usados para avaliação e variáveis de interesse. Em geral, para espectrometria de XRF (análise química elementar), a homogeneidade só pode ser avaliada experimentalmente. Existem muitas maneiras de realizar tal teste, e isso dependerá em grande parte de variáveis como distribuição do tamanho de partícula, número de fases presentes, mineralogia/composição/densidade de cada amostra, entre outros. Também são relevantes os requisitos analíticos, como precisão, exatidão e limites inferiores de detecção para os analitos desejados. Após avaliar todos esses parâmetros, um experimento adequado pode ser projetado para avaliar a homogeneidade da amostra. Normalmente, isso envolverá a coleta de várias subamostras da amostra de forma representativa e a análise de um certo número de réplicas para cada uma delas. Uma análise estatística adequada dos resultados dará uma visão sobre o grau de homogeneidade da amostra.

A melhor abordagem para análise de elementos principais, secundários e traços em material geológico é ter duas aplicações diferentes: uma com base em pérolas fundidas para os elementos principais e secundários e outra com base em pastilhas prensadas para os traços. Como a análise de traços é menos afetada por efeitos mineralógicos e de tamanho de partícula, os resultados em pastilhas prensadas são muito satisfatórios, enquanto em pérolas fundidas, a alta diluição torna a análise de traços normalmente impossível.

Se tiver mais dúvidas, não hesite em contatar seu representante local da Malvern Panalytical ou me contatar diretamente aqui.