ĐỀ tài PHỔ HUỲNH QUANG TIA x (XRF)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT BÁO CÁO MÔN HỌC ĐỀ TÀI: PHỔ HUỲNH QUANG TIA X (XRF) Giảng viên hướng dẫn: Ts Nguyễn Ngọc Trung Sinh viên thực hiện: Đào Duy Mạnh – 20162638 Nguyễn Minh Hoàng – 20161687 Lê Quang Linh – 20162406 Hà Nội - 2019 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU XRF 1.1 Tia X? 1.2 XRF? 1.3 Lịch sử phát triển XRF? CƠ CHẾ PHÁT XRF 2.1 Tạo tia X? 2.2 Cơ chế phát xạ hãm 2.3 Cơ chế phát xạ đặc trưng 2.4 Cấu trúc mức electron nguyên tử 10 2.5 Các vạch tia X đặc trưng quy tắc chọn lọc 11 2.6 Hiệu suất huỳnh quang 14 THIẾT BỊ PHÂN TÍCH XRF 16 3.1 WDXRF 16 3.2 EDXRF 19 ỨNG DỤNG CỦA XRF 21 ƯU NHƯƠNG ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP XRF 24 KẾT LUẬN 25 THAM KHẢO 25 Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ MỞ ĐẦU Kiến thức đại cấu trúc nhận chủ yếu nhờ kỹ thuật nhiễu xạ tia X, bước sóng tia X sử dụng cỡ khoảng cách mặt phẳng tinh thể Các ngun tố hóa học kích thích tia X, tia Gamma mềm hạt mang điện có lượng thích hợp phát tia X đặc trưng cho nguyên tố Trên sở lượng cường độ tia X đặc trưng nhận diện xác định hàm lượng nguyên tố Tia X gọi tia Rơngen W.K.Roentgen phát minh vào năm 1895 bắn chùm electron vào kim loại Lúc đầu, chưa biết rõ chất loại xạ nên ơng gắn cho tên tia X Việc phát minh tia X kiện quan trọng lịch sử phát triển ngành vật lý Tia X tia Gamma thực chất tương tự, tia Gamma có lượng lớn bước sóng ngắn chút so với tia X Sự khác cách mà chúng tạo Như ta thấy, tia X tạo tương tác tia điện tử điện tử lớp vỏ nguyên tử, tia Gamma sinh thay đổi bên hạt nhân nguyên tử Người ta ví lượng tia X đặc trưng “dấu vân tay” nguyên tố hóa học nên vào xây dựng phương pháp phân tích nguyên tố gọi phương pháp huỳnh quang tia X Ngày phương pháp trở thành công cụ phân tích mạnh tất nguyên tố từ nhôm (Al) tới urani (U) bảng tuần hoàn, đáp ứng yêu cầu nhiều lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng đời sống khoa học kỹ thuật Nhìn chung thiết bị phân tích huỳnh quang tia X tương đối gọn nhẹ, bố trí thí nghiệm khơng phức tạp nên tiến hành phân tích mẫu phịng thí nghiệm hay chí bên Vậy, chế phát xạ tia X gì, kỹ thuật phân tích huỳnh quang tia X ứng dụng sao? Đó lý mà chúng em chọn đề tài “Phổ huỳnh quang tia X – XRF” Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ GIỚI THIỆU XRF 1.1 Tia X? 1: Phổ só g điện từ Tia X thực chất xạ điện từ, có bước sóng ngắn từ 0,01Å-10Å có lượng từ 1.25 – 100 keV Năng lượng tia X tính theo bước sóng theo cơng thức : : đó: - E tính KeV cịn λ tính Å - h số Planck, h = eV.s hay - c vận tốc ánh sáng, c = m/s J.s Khoảng bước sóng thuận tiện cho nghiên cứu nhiễu xạ tia X 0,05 – 0,25 nm Page PH4020 1.2 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ XRF? XRF (huỳnh quang tia X): kỹ thuật quang phổ sử dụng chủ yếu để phân tích nồng độ chất mẫu rắn, phát xạ tia X thứ cấp sinh kích thích điện tử mẫu nguồn phát tia X Là kỹ thuật phân tích mạnh với tất nguyên tố (Từ Al đến U) XRF kỹ thuật dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát mà phân tích thành phần hóa học vật rắn XRF có độ xác cao,có khả phân tích đồng thời nhiều ngun tố ,mẫu phân tích khơng bị phá huỷ Giới hạn phân tích phương pháp XRF thường từ 10 đến 100 ppm trọng lượng nguyên tố 1.3 Lịch sử phát triển XRF? Năm 1922, Handding bắt đầu sử dụng XRF để phân tích mẫu khống sản Năm 1925, Coster Nishima đưa ý tưởng sử dụng tia X thay dịng electron để bắn phá mẫu Năm 1928, Glockber Schreiber thực phân tích vật liệu sử dụng thiết bị XRF CƠ CHẾ PHÁT XRF 2.1 Tạo tia X Tia X phát sinh điện tử hạt mang điện khác bị hãm vật chắn xuất trình tương tác xạ với vật chất Thông thường để tạo tia X người ta sử dụng điện tử để gia tốc điện tử đòi hỏi cường độ điện trưởng nhỏ so với trường hợp dùng loại hạt mang điện khác Để có tia X với bước sóng cực ngắn cơng suất lớn sử dụng bêtaron Trong số trường hợp nghiên cứu cấu trúc tia rơngen người ta cịn sử dụng nguồn đồng vị phóng xạ Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ 2: Cấu tạo ống phát tia X Tia X tạo ống phát rơngen gồm hai điện cực đặt buồng chân không (áp suất cỡ đến mmHg) Các điện tử sinh nung nóng catot nhiệt vonfam Catot có điện áp âm cao điện tử gia tốc phía anot thường nối đất Các điện tử với vận tốc lớn tới đập vào anot làm nguội nước Sự tổn hao lượng điện tử va chạm với anot kim loại chuyển thành tia X Thông thường khoảng lượng tia điện tử chuyển thành tia X, phần lớn bị tiêu tán dạng nhiệt anot kim loại làm lạnh Phổ tia X phát từ ống phóng tia X hình bao gồm hai thành phần Phần thứ có bước sóng thay đổi liên tục nên gọi phổ liên tục hay phổ hãm Phần thứ hai có bước sóng gián đoạn nên gọi phổ vạch hay phổ tia X đặc trưng Các đỉnh phổ tia X đặc trưng nằm phổ liên tục nhìn giống “các đỉnh tháp xây sườn đồi” Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ 3: Sơ đồ phổ tia X molipden với tă g tốc khác 2.2 Cơ chế phát xạ hãm Theo điện động lực học cổ điển, hạt mang điện gia tốc làm chậm phát xạ điện từ Khi hạt mang điện tương tác với nguyên tử (hạt nhân nguyên tử) bị hãm đột ngột phát xạ gọi xạ hãm Thực chất trình động electron giải phóng dạng tia X Trong ống tia X, electron đập vào bia tốc độ chúng thay đổi liên tục trường Culơng ngun tử bia, hay nói cách khác lượng electron bị dần, tia X phát có bước sóng thay đổi liên tục dải rộng Quá trình tương tác phát tia X (bức xạ hãm) minh hoạ hình Chùm electron gia tốc có động cực đại là: T=eV Page KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ PH4020 đó: - e điện tích electron - V điện gia tốc (tính kV) Khi tồn động electron biến thành xạ hãm lượng cực đại chùm xạ hãm là: đó: - h số Plank - v tần số xạ hãm - c vận tốc ánh sáng Giới hạn lượng tử: 4: Quá trình làm chậm electro tro g trường Culong hạt nhân phát xạ hãm Cường độ xạ hãm tỳ lệ nghịch với bình phương khối lượng cùa hạt mang điện tích bắn vào bia (hạt tới) Do cường độ xạ hãm tạo hạt nặng proton yếu so với trường hợp tạo hạt nhẹ electron Mặt khác, cường độ xạ hãm tỷ lệ với bình phương điện tích hạt nhân bia Do muốn tăng cường độ xạ hãm cần sử dụng Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ ngun tố nặng, có nhiệt độ nóng chảy cao có khả truyền nhiệt tốt để làm bia vonfram (W) tantali (Ta) Sự thay dổi điện gia tốc đồng nghĩa với thay đổi động chùm electron tới củng làm thay đổi lượng cực đại chùm xạ hãm phát từ anôt Mặt khác, xạ hãm có lượng tương ứng với động hạt mang điện tích bị mất, phổ lượng bước sóng xạ hãm liên quan trực tiếp tới điện ống phóng tia X 2.3 Cơ chế phát xạ đặc trưng Phổ tia X đặc trưng phát từ ống phóng tia X vạch sắc nét với bước sóng gián đoạn Bước sóng đỉnh quan sát phổ phụ thuộc vào loại bia hãm Do phổ vạch tia X cịn gọi phổ tia X đặc trưng lượng đặc trưng cho nguyên tố Muốn tạo tia X đặc trưng lượng electron tới phải lớn lượng liên kết electron nguyên tử bia Ví dụ với chúng electron lượng 35 keV đập vào bia W ( =69,058 keV) bia Mo ( =20,002 keV) có Mo phát tia X đặc trưng Tia X đặc trưng C C Barkla phát minh năm 1906 Phố tia X đặc trưng nguyên tố có cấu tạo giống nhau, khác lượng Tia X đặc trưng sinh kết trình dịch chuyển trạng thái electron nguyên tử Sự chuyển dịch xảy vành điện tử bên xuất lỗ trống khoảng thời gian ngắn, cỡ giây có electron từ vành ngồi nhảy vào chỗ Trong q trình chuyển dịch này, hiệu lượng liên kết electron hai quỹ đạo giải phóng dạng sóng điện từ, tia X đặc trưng Q trình hình thành lỗ trống tạo tia X đặc trưng mơ tả hình Muốn tạo lỗ trống cần phải kích thích nguyên tử bia Để đơn giản xét trường hợp kích thích nguyên tử tia X đơn Muốn bứt electron vành K nguyên tử lượng tia X sơ cấp E dùng dể kích thích phải lớn lượng liên kết electron vành K (ký hiệu ), tức E Khi nguyên tử bị kích thích, electron vành K bứt khỏi quỹ đạo để lại lỗ trống Electron vành K bị bứt khỏi quỹ đạo có lượng là: Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Nếu electron vành L nhảy vào lấp lỗ trống vành K lượng dư giải phóng dạng sóng điện từ hay cịn gọi tia X đặc trưng có giá trị xác định: Quá trình dịch chuyển xảy vàng K với vành cao vành M, vành N, 5: Mơ tả q trình ion hóa lớp phát xạ tia X đặc trư g Ta mơ tả q trình hình Cụ thể (a) điện tử tới làm bật điện tử quỹ đạo khỏi nguyên tử, (b) tạo lỗ trống lớp K, (c) xảy hồi phục điện tử dẫn đến phát xạ photon tia X Nếu lỗ trống lớp K lấp đầy điện tử lớp L ta tia X Kα, song điền đầy điện tử lớp M ta tia X Kβ Nếu lỗ trống lớp L lấp đầy điện tử lớp M ta tia X Lα Hình sơ đồ nguồn gốc ba vạch đặc trưng khác Page PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Một electron nguyên tử đặc trưng số lượng tử, là: Số lượng tử chính, ký hiệu n bao gồm số dương, cụ thể n = 1,2,3,4, Số lượng tử gán cho vành lượng gián đoạn chứa electron Vành gần hạt nhân nhất, có liên kết mạnh với hạt nhân vành K ứng với n = Tiếp theo vành K vành L, có liên kết với hạt nhân yếu vành K ứng với n = Sau vành L vành M, ứng với n = 3, vành N ứng với n = 4, vành ứng với n = 5, vành p ứng với n = sau vành O ứng với n = Số lượng tử phụ, ký hiệu l (hay cịn gọi số lượng tử momen góc) Các giá trị l ứng với số lượng tử n cho trước là: l= 1; 2; (n-l), tổng cộng có n số lượng tử phụ Thí dụ vành M (n = 3) l có thê nhận giá trị 0; Các vành phụ thường gán cho chữ s, p, d, f ứng với giá trị l = 0; 1; 2; Số lượng tử từ, ký hiệu m Các giá trị m ứng với giá trị cho trước l là: m = -l; -l + 1; 0; ;l - 1; l, tổng cộng có 2l+1 số lượng tử từ giá trị l Số lượng tử m gán cho hướng momen góc lượng tử hoá Số lượng tử spin, ký hiệu s Các giá trị spin +1/2 -1/2, tổng cộng có hai giá trị Electron có spin riêng tương tác có hai hướng cho phép Số lượng tử j, tạo thành từ sôs lượng tử phụ l số lương tử spin s, có giá trị là: j=l±s, tổng cộng có 2(2/+1) trạng thái (j số lượng tử mới) Vì j khơng lấy giá trị âm nên vỏi l = j có giá trị +1/2 Đối với lượng electron quay nguyên tử số lượng tử n có ý nghĩa quan trọng 2.5 Các vạch tia X đặc trưng quy tắc chọn lọc Theo học cổ điển electron mức cao đểu chuyển xuống mức thấp để lấp vào lỗ trống Tuy nhiên theo học lượng tử chuyển dịch cần phải tuân theo số quy tắc định Đối với chuyển dịch số lượng tử hai mức lượng đầu cuối đểu phải tuân theo quy tắc chọn lọc sau đây: Δn Page 11 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Δl= Δj= Các dịch chuyển tiên đoán theo quy tắc chọn lọc hình Cũng có trường hợp hai quy tắc sau bị vi phạm (ví dụ Δl = -2 0; Δj= -2) quan sát chuyển dịch bị cấm, xác suất nhỏ vạch thường yếu nên khơng gây ảnh hưởng đáng kể tới trình phát xạ vạch khác Những vạch yếu không tuân theo quy tắc gọi vạch vệ tinh quan sát từ nguyên tử ion hoá kép Theo quy ước, dãy khác phổ tia X đặt tên sau: Chữ in hoa vạch cuối chuyển dịch, thí dụ chữ K tương ứng với chuyển dịch electron kết thúc vạch K Tương tự vậy, chữ L tương ứng với tất chuyển dịch electron kết thúc mức , , Mỗi vạch cụ thể phân biệt cách gán thêm chữ hy lạp số đặt sau chữ in hoa, thí dụ , , Những ký hiệu thường phản ánh cường độ tương đối vạch Vạch vạch mạnh phổ Ký hiệu chấp nhận rộng rãi khơng phản ánh quan hệ chuyển dịch để tạo vạch Có thể mơ tả vạch mức chuyển dịch đầu cuối electron bảng Mỗi vạch bảng đặc trưng cho hiệu lượng liên kết mức chuyển dịch đầu cuối, vạch K : bước sóng tương ứng: Năng lượng bước sóng cấc vạch thuộc dãy K nguyên tố molipden (Mo) cho bảng Các vạch tia X đặc trưng mạnh thuộc dãy K dãy L nguyên tố liệt kê bảng Page 12 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ 7: Sơ đồ nguồn gốc vạch dãy K dãy L Bảng Ký hiệu vạc đặc trư g dãy phổ vành K Các vạch Sự chuyển dịch Ký hiệu bán thực nghiệm Ký hiệu lượng tử K K K K K K K K K K Page 13 2 3 { KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ PH4020 Các vạch Bảng Các vạch tia X vành K Mo ΔE(keV) K K K K K Bờ hấp thụ vành K 20,002-2,627=17,375 20,002-2,553=17,479 20,002-0,412=19,590 20,002-0,394=19,608 20,002-0,037=19,965 20,002 λ = 12,398/E ( ) 0,714 0,709 0,633 0,621 0,620 Bảng Một số vạc tia X đặc trư g t uộc dãy K dãy L nguyên tố 2.6 Hiệu suất huỳnh quang Khi mẫu kích thích chùm photon hạt mang điện, phát xạ tia X đặc trưng phụ thuộc vào xác suất diễn số trình Cường độ tia X đặc trưng cụ thể, ví dụ chẳng hạn phụ thuộc vào tích ba hệ số: Page 14 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ (a) Xác suất để photon tới ion hoá nguyên tử mức (b) Xác suất chuyển dịch electron từ mức lấp vào lỗ trông mức , (c) Xác su ất để tia X đặc trưng bay khỏi nguyên tử mà không bị hấp thụ ngun tử Có thể nói hệ số (a) liên quan trực tiếp tới hấp thụ photon mẫu tạo hiệu ứng quang điện, hệ số (b) liên quan tới quy tắc chọn lựa học lượng tử, hệ số (c) hiệu suất phát tia X huỳnh quang đặc trưng ứng với vành Hiệu suất phát tia X huỳnh quang đặc trưng, ví dụ ứng với vành K định nghĩa sau: Hiệu suất huỳnh quang xác suất phát tia X huỳnh quang thuộc dãy K sau vành K nguyên tử có lỗ trống Như 1sẽ xác suất phát electron Auger Nếu = 90% có nghĩa 100 ngun tử có lỗ trống vành K có 90 nguyên tử phát tia X đặc trưng thuộc dãy K 10 nguyên tử phát electron Auger Cũng tương tự định nghĩa , Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm hiệu suất huỳnh quang tăng theo nguyên tử số có khác vành electron: lớn lớn Sự phụ thuộc hiệu suất phát huỳnh quang vào nguyên tử số hình 8: Sự phụ thuộc hiệu suất huỳnh quang ( ) nguyên tử số (Z) Page 15 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ THIẾT BỊ PHÂN TÍCH TIA X Muốn phân tích XRF ta thơng qua việc đo lượng cường độ tia X Có hai phương pháp đo: - Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF) (phân giải theo bước sóng huỳnh quang tia X ) - EDXRF (phân giải theo lượng huỳnh quang tia X) Yêu cầu mẫu phân tích : Về ngun tắc phân tích mẫu nước, mẫu rắn, mẫu lỏng Tuy nhiên mẫu bột thường sử dụng nhiều Mẫu bột nghiền mịn, kích thước hạt cỡ 100-200 mesơ (mesh-số mắt inch vuông) Hộp đựng mẫu phải làm vật liệu không gây nhiễu cho tia X huỳnh quang mà ta muốn đo Hoặc mẫu bột nén thành viên mỏng, bề mặt nhẵn phẳng khơng cần hộp đựng mẫu 3.1 WDXRF (warelength disperse): phân giải theo bước sóng huỳnh quang tia X Cấu tạo gồm: ống phóng tia X, mẫu phân tích, ống trực chuẩn, tinh thể, đầu dò, khuếch đại thiết bị hiển thị kết 9: Sơ đồ bả máy đo WDXRF Page 16 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Cụ thể: - Ống phát tia X (X-Ray tube): tạo nguồn phát tia X tập trung có lượng cao - Ống chuẩn trực (collimator): cho chùm tia X theo phương - Tinh thể: mẫu vật để tách bước sóng tia X Với bước sóng khác ta khảo sát mẫu bước sóng khác phụ thuộc vào góc quay tinh thể - Detector: dùng để biến tín hiệu quang thành tín hiệu điện - Bộ khuếch đại: để khuếch đại tín hiệu nhằm mục đích khảo sát rõ Đây phương pháp phân tích dựa vào bước sóng tia X, bước sóng tia X xác định thông qua định luật Bragg: 2dsinθ=nλ Với: - n: số nguyên - λ: bước sóng - d: khoảng cách lớp nguyên tử - θ: góc tạo tia X mặt phẳng tinh thể 10: Mô tả định luật Bragg Page 17 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Do khoảng cách d cố định ứng với loại tinh thể nên giá trị cực đại  2d (ứng với sinθ=1) Như muốn đo giải sóng rộng phải sử dụng nhiều loại tinh thể khác → hạn chế phương pháp đo phân bố bước sóng Vì tín hiệu tia X phát giới hạn theo hướng xác định nên hệ quang tinh thể tiêu tụ thiết kế theo yêu cầu: tinh thể, nguồn tia X, detector phải nằm vòng tròn tiêu tụ (Rowland) 11: Hình học nhiễu xạ kế tia X Để đảm bảo góc tia X cố định, khơng phụ thuộc vào góc Bragg; trạng thái sơ đồ tiêu tụ thiết kế thay đổi để điều khiển chuyển động tinh thể phân tích detector cho giữ nguyên hình học tiêu tụ Ưu điểm: - Độ phân giải cao Nhược điểm: - Có thể sai số phép đo hệ - Mỗi lần phân tích nguyên tố, cần ngiều phổ kế Page 18 PH4020 3.2 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ EDXRF (energy disperse): phân giải lượng huỳnh quang tia X Phương pháp hoạt động dựa sở xác định lượng tia X đặc trưng phát từ mẫu đo: Phương pháp có đặc điểm lượng nguồn tia X sơ cấp thay đổi phụ thuộc vào nguyên tố mẫu sử dụng kính lọc để thu tín hiệu có λ đặc trưng cho nguyên tố Sơ đồ thiết bị: 12: Sơ đồ bả máy đo EDXRF Trong phương pháp EDXRF , lượng tia X phát mẫu thu nhận detector Silic trình xử lý máy đo chiều cao xung Máy tính vào liệu lượng đo từ phân tích thành phần ngun tố mẫu Detetor EDXRF: - Dùng phổ biến Si(Li), thực chất diode silic miền p làm mỏng để tia X từ mẫu tới miền chuyển tiếp pn mở rộng nhờ pha tạp Liti tới chiều dày đủ lớn (2-3 mm) để hấp thụ tia X khoảng lượng quan tâm - Khi photon tia X vào vùng chuyển tiếp p-n mở rộng cung câp lượng cho quang điện tử làm bật ngun tử khỏi silic Q trình ion hóa tạo nên cặp điện tử - lỗ trống Page 19 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ 13: Mơ tả hoạt động Detector EDXRF - Các cặp điện tử - lỗ trống Si tạo xung điện áp cho đầu vào tiền khuếch đại Xung khuếch đại tạo dáng nhờ khuếch đại nối với phân tích nhiều kênh xử lí để tạo thành phân bố biên độ xung tỉ lệ với lượng tia X Phân bố lưu máy tính hiển thị hình dạng phổ lượng Ưu điểm: - Không yêu cầu tiêu tụ tia X Độ nhạy cao Thiết kế khí đơn giản Thời gian phân tích định tính nhanh, khoảng 30s Có thể thay nguồn kích thích Nhược điểm: - Độ phân giải lượng - Định lượng: độ xác nồng độ thấp Page 20 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ ỨNG DỤNG CỦA XRF Hiện phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) sử dụng phổ biến hầu hết lĩnh vực đời sống đặc biệt khoa học – công nghệ Nhờ phương pháp mà người ta phát nguyên tố Haljmium (Z=72) Kỹ thuật hạt nhân đại tạo sở cho việc phát triển phương pháp phân tích hạt nhân, có XRF Phương pháp XRF sử dụng kỹ thuật phân giải lượng phát huy ưu nhờ vào detetor bán dẫn có độ phân dải lượng cao, có khả tách tia X vành K nguyên tố liền kề bảng tuần hoàn đo phổ tia X giải lượng rộng Nhờ mà phương pháp phân tích huỳnh quang tia X có khả xác định đồng thời nhiều nguyên tố mẫu khơng bị phá hủy q trình phân tích Ngồi ra, tia X có khả đâm xuyên mạnh nên thường dùng chụp ảnh y tế, nghiên cứu tinh thể, tra hành lý hành khách ngành háng không, Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng việc xác định bệnh lý xương, chẩn đoán bệnh phổi viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi khảo sát vùng bụng, dị tắc ruột ( tắc ông thực quản), tràn khí, tràn dịch (trong khoang bụng), Nhìn chung, khả ứng dụng tia X rộng tiếp tục nghiên cứu, phổ biến Ta liệt kê số ứng dụng XRF: 4.1 Trong sinh thái học quản lý môi trường - Người ta sử dụng phương pháp XRF để đo lường kim loại nặng đất, cặn nước - XRF sử dụng để phân tích thành phần có rác thải mơi trường qua tiến hành phân loại chúng Page 21 14: ứng dụng việc phân loại rác thải PH4020 4.2 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ Trong địa chất khống vật Phân tích thành phần % nguyên tố có vật liệu, mẫu địa chất như: đất sét, cao lanh, feldspar, dolomite, sắt, quặng, kinh lồi màu thành phần loại nguyên liệu thô 15: Dolomite 4.3 Trong phân tích thành phần thực phẩm - Phương pháp XRF giúp phân tích thành phần, hàm lượng chất, hàm lượng kim loại có thực phẩm 4.4 Trong công nghiệp lượng - Theo dõi số lượng chất gây ô nhiễm nhiên liệu - Phân tích tạp chất quặng nhiên liệu than, dầu mỏ 4.5 Trong phân tích hình ảnh Phổ kế XRF phân tích hình ảnh viết tay cổ đại Nepal xác định bột màu bao gồm: đỏ son (HgS), diachlon ( ), đồng cacbonat vàng Bản chất X-quang cho phép xác định đặc điểm khơng thể nhìn thấy mắt nghiên cứu, thảo có lớp vàng mạ crom (PbCr ) 16: Thành phần viết tay cổ đại Nepal 4.6 Trong pháp y Các nhà khoa học từ phịng thí nghiệm quốc gia Los Alamos sử dụng chùm tia X mỏng để rọi sáng dấu vân tay – kỹ thuật có tên gọi huỳnh Page 22 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ quang vi tia X ( XRF) Các nguyên tố natri, kali, clo có mặt mồ người hấp thụ tia X phát ánh sáng, hay “huỳnh quang”, dạng tần số thấp Kỹ thuật nhằm phát muối mồ hôi người – vốn tạo nên đường viền dấu vân tay Nếu dấu vân tay lưu lại đủ lượng muối, máy nhận dạng mà khơng cần can thiệp vào mẫu Kỹ thuật xác định chất ngón tay bị phủ mỹ phẩm, đất, nước bọt kem chống nắng – chất nhiễm làm xác phương pháp điều tra tội phạm truyền thống Phương pháp thu dấu vân tay chất liệu khác giấy, gỗ, da thuộc, plastic chí da người Nó có ích việc nhận dạng vân tay trẻ em, đối tượng có dầu da Ngồi ra, chun gia cịn thu nhiều thơng tin từ vân tay Chẳng hạn, mẫu thức ăn cuối nghi phạm giết người Đây công cụ nhà điều tra pháp y, cho phép họ phát dấu vân tay phương pháp khơng phá hủy, mà theo kỹ thuật truyền thống bị bỏ qua Hạn chế đơi lượng vật liệu phát nhỏ Các tia X không nhận nguyên tố nhẹ (và phổ biến hơn) carbon, nito oxy 17: Hình ảnh dấu vâ tay t u sử phụng kỹ thuật XRF Page 23 PH4020 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH PHỔ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP XRF 5.1 Ưu điểm: - XRF cho kết nhanh, dụng cụ bước chuẩn bị đơn giản - XRF khơng làm hư hỏng mẫu phân tích - Huỳnh quang tia X thích hợp cho việc phân tích có liên quan đến: + Phân tích số lượng lớn ngun tố hóa học (Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P) đá trầm tích + Phân tích số lượng lớn nguyên tố vi lượng (>1ppm; Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Ga, La, Nb, Ni, Rb, Sc, Sr, Rh, ) đá trầm tích 5.2 Nhược điểm Trong lý thuyết XRF có khả phát tia X phát từ hầu hết tất yếu tố, tùy thuộc vào bước sóng cường độ tia X Tuy nhiên: - Trong thực tế, phổ kế thương mại hạn chế khả đo xác nguyên tố Z