Fluorescencia de rayos X (XRF)

Espectroscopia de fluorescencia de rayos X y aplicaciones XRF

¿Qué es la fluorescencia de rayos X?

La fluorescencia de rayos X es una técnica analítica que se puede utilizar para determinar la composición química de una amplia variedad de tipos de muestras, entre los que se encuentran sólidos, líquidos, lodos y polvos sueltos. La XRF también se utiliza para determinar el espesor y la composición de capas y recubrimientos. Esta puede analizar elementos desde berilio (Be) hasta uranio (U) en gamas de concentración de un 100 %p a niveles sub-ppm.

Principios de la fluorescencia de rayos X

La XRF es un método de emisión atómica, similar en este sentido a la espectroscopia de emisión óptica (OES, del inglés "Optical Emission Spectroscopy"), al plasma de acoplamiento inductivo (ICP, del inglés "Inductive Coupling Plasma") y al análisis de activación de neutrones (espectroscopía gamma). Estos métodos permiten medir la longitud de onda y la intensidad de la "luz" (rayos X en este caso) emitida por átomos energizados en la muestra. 

En la FRX, la irradiación por un haz primario de rayos X procedente de un tubo de rayos X provoca la emisión de rayos X fluorescentes con energías discretas características de los elementos presentes en la muestra.

Figura, derecha: Ejemplo del proceso de fluorescencia de rayos X (XRF): 1) Fotón entrante 2) Fotón característico.

Aplicaciones de fluorescencia de rayos X

La XRF es una técnica analítica versátil que encuentra usos en un amplio espectro de industrias y campos científicos. Su adaptabilidad y precisión la han convertido en una herramienta indispensable para comprender y manipular la composición elemental de los materiales. Desde ayudar en la identificación de materiales y el control de calidad en las industrias hasta la preservación del patrimonio cultural y el avance de la investigación científica, la XRF continúa desempeñando un papel fundamental en mejorar nuestra comprensión del mundo elemental.

Control de calidad y análisis elementales

La XRF se utiliza ampliamente utilizada en procesos de calidad y control. Los usuarios pueden obtener rápidamente resultados precisos y exactos con un esfuerzo limitado en la preparación de muestras, y se puede automatizar fácilmente para su uso en entornos industriales de alto rendimiento. La precisión y la naturaleza no destructiva de XRF la convierten en una herramienta invaluable para el control de calidad en varios sectores de fabricación, como los siguientes: 

  • Metalurgia: En los procesos metalúrgicos, la XRF garantiza la integridad de las aleaciones confirmando su composición. Es un paso fundamental en la fabricación de productos como componentes de aviones, piezas de automóviles y materiales estructurales.
  • Electrónica: Los fabricantes de electrónica emplean la XRF para inspeccionar las placas de circuito, lo que garantiza la adhesión de los componentes a estrictos estándares elementales.
  • Cemento: La XRF se emplea en la industria del cemento para analizar materias primas y combustibles alternativos, así como para controlar la calidad del producto final.

Análisis de metales

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Investigación y desarrollo

La XRF juega un papel fundamental en la investigación y el desarrollo de materiales:

  • Ciencia de los materiales: Los investigadores estudian las propiedades de los materiales y crean nuevos compuestos (es decir, catalizadores o materiales de recubrimiento) mediante el análisis preciso y exacto de la composición elemental.
  • Industria de semiconductores: La XRF contribuye al desarrollo de semiconductores de vanguardia garantizando la pureza y composición de los materiales utilizados en la fabricación de chips.
  • Arte y arqueología: La XRF ayuda a los conservadores y arqueólogos a analizar pigmentos, cerámicas y artefactos, para, de esta manera, aclarar sus orígenes y autenticidad.

Productos farmacéuticos y medicina

En los campos farmacéutico y médico, la XRF también tiene diversas aplicaciones:

  • Análisis de medicamentos: Verifica la calidad y seguridad de los medicamentos y garantiza que cumplan con los estrictos estándares de calidad según ICH-Q3D. La XRF también se utiliza como una herramienta de detección rápida antes de que las muestras se analicen mediante los métodos de ICP y AAS más intensivos en mano de obra. 
  • Investigación biomédica: La XRF ayuda a estudiar elementos traza en muestras biológicas, lo que ofrece información sobre enfermedades y tratamiento.

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Ventajas del análisis de XRF

El análisis de XRF es una técnica sólida que combina alta precisión y exactitud con una preparación fácil y rápida de muestras. Se puede automatizar fácilmente para su uso en entornos industriales de alto rendimiento; además, la XRF proporciona información cualitativa y cuantitativa de una muestra. 

Determinación de composición elemental

La tecnología que se utiliza para la separación (dispersión), la identificación y la medición de la intensidad del espectro de fluorescencia de rayos X de una muestra da lugar a dos tipos principales de espectrómetro: sistemas de dispersión de longitud de onda (WDXRF, del inglés “Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence”) y de dispersión de energía (EDXRF, del inglés “Energy Dispersive X-Ray Fluorescence”).

Obtenga más información sobre estos tipos de espectrómetros y las tecnologías detrás de ellos aquí:

¿Cómo funciona la instrumentación de la XRF?

Generación de rayos X
Un instrumento de XRF contiene un tubo de rayos X que produce rayos X. En el tubo de rayos X, los electrones se aceleran y, luego, chocan con un material objetivo (generalmente un metal, como Rh y Ag) para producir rayos X de alta energía.
Irradiación de muestra
Los rayos X generados se dirigen hacia la muestra que se está analizando. Cuando los rayos X alcanzan la muestra, interactúan con los átomos de la muestra y emiten rayos X característicos que son únicos para cada elemento.
Detección
El instrumento contiene un detector que puede identificar y medir la energía de los rayos X característicos emitidos por la muestra. La intensidad de estos rayos X es proporcional a la concentración de los elementos correspondientes en la muestra.
Análisis
Los espectros de energía de rayos X detectados son analizados por el software del instrumento. El software compara las energías de rayos X características con una base de datos conocida de energías de rayos X para diferentes elementos. Basado en esta comparación, el software determina la composición elemental y la concentración en la muestra. El software de usuario presenta todos los elementos y las concentraciones en una tabla que es fácil de leer y, si es necesario, se transmite a una computadora externa o servidor local para su posterior análisis o copia de seguridad.

Nuestros analizadores de XRF

Precio del analizador XRF

Precio del analizador XRF

¿Cuánto cuesta un analizador de XRF? Hay una amplia gama de analiz...

Ofrecemos una amplia gama de soluciones de fluorescencia de rayos X y analizadores de XRF para el análisis de la composición elemental de una amplia gama de materiales y aplicaciones, y que comprende tanto soluciones de longitud de onda como de energía dispersiva. 

Para obtener más información sobre los precios del analizador de XRF, lea nuestra página ¿Cuánto cuesta un analizador de XRF? O descubra nuestra cartera de soluciones en la siguiente tabla:

Software de análisis

Nuestra gama de paquetes de software de XRF puede ayudarlo a extraer el máximo valor de su instrumentación de XRF. Nuestro compromiso con la excelencia significa que nuestro software está en continua evolución. Invertimos en investigación y desarrollo para mantenernos a la vanguardia de la tecnología de análisis de XRF para garantizar que tenga acceso a los últimos avances y características.

Zetium

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Excelencia elemental

Gama Epsilon

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Análisis elemental rápido y preciso junto a la línea y en la línea

Axios FAST

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Alto rendimiento de muestras

2830 ZT

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Solución avanzada de metrología de película delgada de semiconductores

Tipo de medición
Metrología de película delgada
Análisis elemental
Detección y análisis de contaminantes
Cuantificación elemental
Identificación química
Tecnología
Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF)
Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF)
Rango primario Be-Am F-Am B-Am B-Am
LLD 0.1 ppm - 100% 1 ppm - 100% 0.1 ppm - 100% 0.1 ppm - 100%
Resolución (Mg-Ka) 35eV 145eV 35eV 35eV
Rendimiento de muestra 160per 8h day - 240per 8h day Up to - 160per 8h day 240per 8h day - 480per 8h day up to 25 wafers per hour