Análisis de rayos X
Técnicas de análisis de rayos X con instrumentos de fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X y espectroscopia de absorción de rayos X
Técnicas de análisis de rayos X con instrumentos de fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X y espectroscopia de absorción de rayos X
En muchos entornos de producción o de I+D, se pueden utilizar rayos X para caracterizar materiales y muestras. La gama de longitudes de onda de los rayos X (de 0,01 a 10 nm) los hace excepcionalmente adecuados para analizar estructuras, elementos y estados químicos a nivel atómico.
Existen algunas técnicas principales sobre cómo se pueden utilizar los rayos X para ayudar a caracterizar su muestra.
La difracción de rayos X (XRD, del inglés “X-ray diffraction”) y la dispersión de rayos X se pueden utilizar, por ejemplo, para analizar la estructura cristalina de una muestra (cristalografía de rayos X), o a fin de identificar y cuantificar las fases cristalinas en una muestra (difracción de polvo de rayos X o XRPD).
Los difractómetros de rayos X también se puede extender con herramientas y accesorios a fin de visualizar la estructura interna de un objeto o utilizar la dispersión de rayos X para determinar las distribuciones del tamaño de las nanopartículas.
La fluorescencia de rayos X (XRF, del inglés “X-ray fluorescence”) es una técnica rápida y no destructiva ampliamente utilizada para determinar la composición elemental de un material que solo requiere una preparación mínima de la muestra.
Los analizadores XRF se pueden utilizar para diversas aplicaciones, que van desde el análisis de bienes entrantes en busca de elementos tóxicos hasta el análisis preciso en entornos de producción crítica y de alto rendimiento.
Malvern Panalytical cuenta con una variedad de analizadores XRF para satisfacer sus desafíos.
La espectroscopia de absorción de rayos X (XAS, del inglés "X-ray absorption spectroscopy") es una poderosa técnica específica de los elementos que se utiliza para investigar el entorno químico local, el estado de oxidación y la coordinación atómica de los elementos dentro de un material.
A través de la medición de cómo se absorben los rayos X a medida que su energía varía a través del borde de absorción de un elemento, la XAS proporciona información detallada sobre la estructura electrónica y el orden de rango corto, incluso en sistemas amorfos, desordenados o diluidos en los que las técnicas de difracción pueden ser limitadas.
La XAS abarca técnicas como la absorción de rayos X cerca de la estructura del borde (XANES, del inglés "X-ray Absorption Near Edge Structure") y la estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS, del inglés "Extended X-ray Absorption Fine Structure"), lo que la hace valiosa para la investigación en catálisis, almacenamiento de energía, ciencia medioambiental, minería, materiales avanzados y ciencias biológicas.
Malvern Panalytical ofrece soluciones de XAS que permiten a los investigadores obtener una perspectiva más profunda de la química y la estructura del material.
XRD, XRF y XAS son técnicas complementarias con varias similitudes, ya que todas utilizan interacciones de rayos X para proporcionar información sobre los materiales. Sin embargo, la información proporcionada por cada técnica es muy diferente.
La XRD proporciona información sobre las fases cristalinas presentes en una muestra y puede distinguir entre compuestos; por ejemplo, diferentes estados de oxidación (Fe₂O₃/Fe₃O₄) o entre diferentes polimorfos (hematita en comparación con maghemita, ambos con óxido férrico Fe₂O₃).
La XRF proporciona información sobre la composición química (elemental) de una muestra, es decir, qué elementos (Fe, O) están presentes y en qué cantidades. Uno de los principales beneficios de la XRF es que puede detectar la cantidad de un elemento químico hasta 100 ppb (partes por mil millones). La preparación de la muestra de XRF también es rápida, fácil y segura en comparación con técnicas alternativas.
La XAS proporciona información sobre el entorno atómico local y la estructura electrónica de un elemento específico. Puede determinar los estados de oxidación, los números de coordinación, las distancias de enlace y la especiación química, lo que la hace particularmente útil para estudiar catalizadores, materiales de batería, muestras geológicas y materiales funcionales complejos.
En conjunto, estas técnicas proporcionan una comprensión integral de la composición, la estructura y la química de un material.
Malvern Panalytical es un proveedor líder a nivel mundial de equipos analíticos de rayos X con décadas de experiencia.
Ofrecemos una amplia gama de soluciones, desde sistemas de sobremesa fáciles de usar hasta sistemas de integrales de piso con potencia completa para aplicaciones de XRF, XRD y XAS.
Estas técnicas son complementarias y, en muchos entornos de producción e investigación, se utilizan varios métodos de análisis de rayos X juntos para garantizar un control de calidad, una comprensión del proceso y una caracterización de materiales óptimos.
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