Fluorescência de raios X (XRF)

Espectroscopia de fluorescência de raios X e aplicações de XRF

O que é fluorescência de raios X?

A fluorescência de raios X é uma técnica analítica que pode ser utilizada para determinar a composição química de uma ampla variedade de tipos de amostras, incluindo sólidos, líquidos, pastas e pós soltos. A XRF também é usada para determinar a espessura e a composição de camadas e revestimentos. Ela pode analisar elementos desde o berílio (Be) até o urânio (U) em faixas de concentração de 100% de peso em níveis de ppm inferiores.

Princípios da fluorescência de raios X

A XRF é um método de emissão atômica, semelhante neste quesito à espectroscopia de emissão óptica (OES), ICP e análise por ativação de nêutrons (espectroscopia gama). Esses métodos medem o comprimento de onda e a intensidade da "luz" (raios X, neste caso) emitida pelos átomos energizados na amostra. 

Na XRF, a irradiação por um feixe de raios X primário a partir de uma ampola de raios X causa a emissão de raios X fluorescentes com energias discretas, características dos elementos presentes na amostra.

Figura, direita: Exemplo do processo de fluorescência de raios X (XRF): 1) Fóton de entrada 2) Fóton característico.

Aplicações da fluorescência de raios X

XRF é uma técnica analítica versátil que encontra aplicação em um amplo espectro de setores e campos científicos. A sua adaptabilidade e precisão tornaram-na uma ferramenta indispensável para entender e manipular a composição elementar dos materiais. Desde auxiliar na identificação de materiais e no controle de qualidade em indústrias até a preservação do patrimônio cultural e o avanço da pesquisa científica, a XRF continua a desempenhar um papel fundamental no aprimoramento da nossa compreensão do mundo elementar.

Controle de qualidade e análise elementar

A XRF é amplamente utilizada no controle de qualidade e de processos. Os usuários podem obter rapidamente resultados precisos e exatos com esforço limitado na preparação da amostra, e a preparação pode ser facilmente automatizada para uso em ambientes industriais de alto rendimento. A precisão e a natureza não destrutiva da XRF fazem dela uma ferramenta inestimável para o controle de qualidade em vários setores de fabricação, tais como: 

  • Metalurgia: Em processos metalúrgicos, a XRF garante a integridade das ligas confirmando sua composição. Trata-se de uma etapa essencial na fabricação de produtos, como componentes de aeronaves, peças de automóveis e materiais estruturais.
  • Produtos eletrônicos: Os fabricantes de eletrônicos empregam a XRF para inspecionar placas de circuito, garantindo a adesão dos componentes a padrões elementares rigorosos.
  • Cimento: A XRF é empregada na indústria do cimento para análise de matérias-primas e combustíveis alternativos, bem como para controlar a qualidade do produto final.

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Pesquisa e desenvolvimento

A XRF desempenha um papel fundamental na pesquisa e no desenvolvimento de materiais:

  • Ciência dos materiais: Os pesquisadores estudam as propriedades dos materiais e criam novos compostos (por exemplo, catalisadores ou materiais de revestimento) analisando a composição elementar com exatidão e precisão.
  • Indústria de semicondutores: A XRF contribui para o desenvolvimento de semicondutores de ponta, garantindo a pureza e a composição dos materiais utilizados na fabricação de chips.
  • Arte e arqueologia: A XRF ajuda especialistas em conservação e arqueologia a analisar pigmentos, cerâmicas e artefatos, lançando luz sobre suas origens e autenticidade.

Produtos farmacêuticos e medicamentos

Nas áreas farmacêutica e médica a XRF também tem diversas aplicações:

  • Análise de medicamentos: Verifica a qualidade e a segurança dos medicamentos e assegura que eles atendam aos rigorosos padrões de qualidade de acordo com a ICH-Q3D. A XRF também é usada como uma ferramenta de triagem rápida antes que as amostras sejam analisadas pelos métodos ICP e AAS que exigem muita mão de obra. 
  • Pesquisa biomédica: A XRF ajuda no estudo de elementos traço em amostras biológicas, oferecendo insights sobre doenças e tratamentos.

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Vantagens da análise de XRF

A análise de XRF é uma técnica robusta, que combina alta precisão e exatidão com preparação de amostra simples e rápida. Ela pode ser facilmente automatizada para uso em ambientes industriais de alta produtividade, além de a XRF fornecer informações qualitativas e quantitativas sobre uma amostra. 

Determinação da composição elementar

A tecnologia usada para separação (dispersão), identificação e medição de intensidade do espectro de fluorescência de raios X de uma amostra dá origem a dois tipos principais de espectrômetros: sistemas dispersivos de comprimento de onda (WDXRF) e sistemas dispersivos de energia (EDXRF).

Saiba mais sobre esses tipos de espectrômetros e as tecnologias por trás deles aqui:

Como a instrumentação de XRF funciona?

Geração de raios X
Um instrumento de XRF contém uma ampola de raios X que produz raios X. Na ampola de raios X, os elétrons são acelerados e colidem com um material alvo (geralmente um metal, como Rh e Ag) para produzir raios X de alta energia.
Irradiação da amostra
Os raios X gerados são direcionados para a amostra que está sendo analisada. Quando os raios X atingem a amostra, eles interagem com os átomos na amostra e emitem raios X característicos que são exclusivos para cada elemento.
Detecção
O instrumento contém um detector que pode identificar e medir a energia dos raios X característicos emitidos pela amostra. A intensidade desses raios X é proporcional à concentração dos elementos correspondentes na amostra.
Análise
Os espectros de energia de raios X detectados são analisados pelo software do instrumento. O software compara as energias de raios X características com uma base de dados conhecida de energias de raios X para diferentes elementos. Com base nessa comparação, o software determina a composição e a concentração elementar na amostra. O software do usuário apresenta todos os elementos e concentrações em uma tabela de fácil leitura que, se necessário, é transmitida para um computador externo ou servidor local para análise ou backup adicionais.

Nossos analisadores de XRF

Oferecemos diversas soluções de fluorescência de raios X e analisadores de XRF para a análise da composição elementar de vários materiais e aplicações, incluindo soluções de comprimento de onda e de dispersão de energia. 

Para obter mais informações sobre os preços do analisador de XRF, leia nossa página Quanto custa um analisador de XRF. Ou descubra nosso portfólio de soluções na tabela abaixo.

Software de análise

A nossa variedade de pacotes de software de XRF pode ajudar você a extrair o valor máximo da sua instrumentação de XRF. Nosso compromisso com a excelência significa que o nosso software está em constante evolução. Investimos em pesquisa e desenvolvimento para permanecer na vanguarda da tecnologia de análise de XRF e garantir que você tenha acesso aos mais recentes avanços e recursos.

Zetium

Zetium

Excelência elementar

Série Epsilon

Série Epsilon

Rapidez e precisão na análise elementar e em linha

Axios FAST

Axios FAST

Alta produtividade de amostras

2830 ZT

2830 ZT

Solução de metrologia de filme fino de semicondutores avançados

Tipo de medição
Metrologia de filme fino
Análise elementar
Detecção e análise de contaminantes
Quantificação elementar
Identificação química
Tecnologia
Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF)
Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF)
Gama elementar Be-Am F-Am B-Am B-Am
LLD 0.1 ppm - 100% 1 ppm - 100% 0.1 ppm - 100% 0.1 ppm - 100%
Resolução (Mg-Ka) 35eV 145eV 35eV 35eV
processamento de amostra 160per 8h day - 240per 8h day Up to - 160per 8h day 240per 8h day - 480per 8h day up to 25 wafers per hour