FRX FLUORESCENCIA DE RAYOS X

XRF FLUORESCENCIA DE RAYOS X

Resumen

En este ensayo hablaremos de unas de las técnicas más utilizadas en el mundo de la electrónica avanzada, para determinar de que está compuesto un elemento, es una técnica para utilizar en el vacío. Y que facilita el análisis de compuestos en múltiples áreas del conocimiento.

Para hablar de fluorescencia de rayos x (XRF), debemos primero indagar en que se basa esta técnica, la cual está enfocada en las transiciones que se producen en los electrones cuando son atacados por una radiación electromagnética (Rayos X o Gamma). Es muy utilizado para analizar elementos de tipo inorgánico, como pigmentos, tintas, minerales, y metales. Pero surge una inquietud; ¿Qué necesito para utilizar fluorescencia de rayos x?, esta premisa la analizaremos más adelante en este ensayo.

Ahora analicemos un poco de historia en los rayos X, los cuales fueron descubiertos por Wilhelm Conrad Roentgen en 1895. Son una radiación muy energética. Su energía dentro del espectro electromagnético está situada entre el lejano ultravioleta y los rayos gama (g). La energía (E) de los rayos X convencionalmente es expresada en kiloelectronvolts (keV). (1)

Para describir la técnica del XRF, matemáticamente, podemos utilizar la siguiente formula:

                                              (1)[pic 2]

La fórmula (1) hace referencia al postulado de Planck donde

= longitud de onda[pic 3]

h= constante de plank

E= Energía

La cual nos permite en XRF poder determinar la longitud de onda de la radiación fluorescente que existe entre un orbital y otro al aplicar la técnica.

[pic 4]

Ilustración 1 Sistema de Análisis No Destructivo por Rayos X

La ilustración (1) nos informa como analizar un material a la escala de 0.5mm a 4 mm de diámetro a través de XRF, la cual es utilizada por (universidad de física de México) IFUNAM. (3)

“Para que se dé el proceso de fluorescencia de rayos X, primero tiene que ocurrir la absorción fotoeléctrica por el elemento.

La absorción fotoeléctrica por la muestra sucede cuando un fotón altamente energético proveniente de una radiación de rayos X interactúa con la materia. Cuando los átomos de la muestra a analizar absorben esta alta energía, un electrón de los más cercanos al núcleo de las capas internas K o L es expulsado del átomo. En este proceso de absorción, parte de la energía del fotón incidente de rayos X es utilizada para romper la energía de enlace del electrón interno del elemento y la energía restante acelera el electrón expulsado” (1).

[pic 5]

Ilustración 2 florescencia generada. XRF

[pic 6]

 Ilustración 3 Diferencia Generada entre los dos orbitales. XRF

En palabras más sencillas para llevar a cabo esta técnica lo que necesitamos es inyectar rayos x o gamma a una muestra, en el vacío aproximadamente a los 10 Pa (pascales); lo cual nos va permitir generar un segundo electrón fluorescente, para permitir determinar la longitud de onda de dicha fluorescencia y así saber de qué está compuesto un material y en qué porcentaje. Esto lo podemos observar en las figuras (2) y (3).

Se pueden encontrar aplicaciones de los rayos XRF en áreas como la arqueología, ciencias forenses, geología, electrónica, análisis de metales, clasificación de residuos, identificación positiva de materiales, minería, exploración, medio ambiente, inspección del suelo, arte y arqueometría.

Es importante aclarar con que materiales de la tabla periódica es posible aplicar esta técnica, a continuación una imagen y tabla descriptiva:

[pic 7]

Ilustración 4 elementos para trabajar con la tabla periódica  XRF

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