Na czym polega fluorescencja rentgenowska?

Fluorescencja rentgenowska (X-ray fluorescence = XRF) polega na wtórnej emisji promieniowania rentgenowskiego (fluorescencji) z materii, która została wzbudzona za pomocą bombardowania wysokoenergetycznym promieniowaniem rentgenowskim lub promieniowaniem gamma. Zjawisko to jest szeroko wykorzystywane w analizie elementarnej w szczególności w badaniach wyrobów metalowych, szklanych, ceramicznych oraz materiałów budowlanych itp. Zastosowanie promieniowania rentgenowskiego w celu wzbudzenia atomów zaproponowane zostało przez Glockera i Schreibera w 1928 roku. Dzisiaj metoda ta używana jest w laboratoriach przemysłowych jako niedestrukcyjna metoda analityczna charakteryzująca się dużą selektywnością oraz niską granicą oznaczalności. Metoda XRF ma szczególne znaczenie w przypadku analizy powierzchni.

Metoda XRF opiera się na tym, że każdy pierwiastek zawarty w analizowanej próbce, w skutek wzbudzenie rentgenowskiego, emituje charakterystyczne dla siebie widmo stanowiące podstawę do analizy jakościowej i ilościowej.

Zasada pomiaru

Pod wpływem naświetlania próbki promieniowaniem rentgenowskim dochodzi do wybicia elektronów znajdujących się na wewnętrznych powłokach elektronowych. Powstałe dziury elektronowe zapełniane są w czasie rzędu 1×10-15 s przez elektrony z wyższych powłok, czemu towarzyszy emisja promieniowania rentgenowskiego o energii charakterystycznej dla danego pierwiastka. Na rysunkach 1 pokazano schemat powstawania linii emisyjnych w technice XRF.

Etap 1 – powstanie luki (dziury) elektronowej na wewnętrznej powłoce elektronowej

Etap 2 – zapełnienie powstałej dziury przez elektron z powłoki wyższej i emisja kwantu promieniowania rtg

Analogiczny proces może zachodzić po powstaniu dziury elektronowej na wyższej powłoce.

Kwant energii wyemitowany w wyniku przejść wewnętrznych może zostać zaabsorbowany przez elektrony walencyjne danego atomu – efekt Augera.

Rys. 1. Fluorescencja rentgenowska i efekt Augera.