Espectroscòpia de raigs X

De Viquipèdia
Jump to navigation Jump to search

L’espectroscòpia de raigs X (en anglès: X-ray spectroscopy) és un terme que agrupa diverses tècniques d'espectroscòpia per caracteritzar materials usant l'excitació dels raigs X.

Característiques[modifica]

Quan un electró de la capa interior d'un àtom es perd a causa d'algun tipus d'excitació, es reemplaça amb un electró de la capa exterior, la diferència en l'energia s'emet com un fotó de raigs X de longitud d'ona característica de l'element (hi pot haver diverses longitud d'ones característiques per element). L'anàlisi d'espectre emès per espècimens de raigs X produeix resultats qualitatius sobre la composició elemental de la mostra La comparació de l'espectre de la mostra amb els espectres amb els estàndards de composició coneguda produeix resultats quantitatius (després d'algunes correccions matemàtiques per a l'absorció, la fluorescència el nombre atòmic). Els raigs X poden ser excitats per un feix d'alta energia de partícules carregades com els electrons Els raigs X poden ser excitats per un feix d'alta energia de partícules carregades com els electrons (com en el microscopi electrònic) o protons (vegeu PIXE), o un feix de raigs X (vegeu fluorescència de raigs X, o XRF). Aquests mètodes permeten analitzar tots elements de la taula periòdica sencera, amb l'excepció de l'hidrogen, heli i liti. En la microscòpia electrònica un feix d'electrons excita els raigs X, hi ha dues tècniques principals per a l'anàlisi de l'espectre de característiques de radiació de raigs X: energia dispersiva d'espectroscòpia de raigs X i longitud d'ona dispersiva d'espectroscòpia de raigs X.

Energia dispersiva d'espectroscòpia de raigs X (EDS)[modifica]

En l'energia dispersiva d'espectroscòpia de raigs X un espectròmetre detector mesura l'energia dels fotons que entren. Per mantenir la integritat del detectos i la resolució s'ha de refredar dis de nitrogen líquid o pel rfredador Peltier. L'EDS es fa servir en els microscopis electrònics i en unbitat XRF protàtils.

Longitud d'ona dispersiva d'espectroscòpia de raigs X. (WDS)[modifica]

En la longitud d'ona dispersiva d'espectroscòpia de raigs X. un sol cristall difracta els fotons, per la Llei de Bragg, els quals un detector recull. En contrast amb el mètode anterior, EDS, el mètode WDS és un mètode d'adquisició d'espectre seqüencial i és més lent però més sensible que l'EDS. El WDS és àmpliament usat en microsondes i en XRF.

Espectroscòpia d'emissió de raigs X[modifica]

William Lawrence Bragg i William Henry Bragg, van ser els pioners en usar l'espectroscòpia d'emissió de raigs X. La usaren per mesurar les longituds d'ona de raigs X de molts elements amb alta precisió fent servir electrons d'alta energia com a font d'excitació. També produïren cristalls de diamant amb els seus espectròmetres.

Els raigs X actualment es generen amb un sincrotró.

Instrumental[modifica]

Hi ha diversos dissenys eficients per analitzar un espectre d'emissió de raigs X en la regió ultra raigs X tous. L'important en aquests instruments és el rendiment espectral, és a dir, el producte de la intensitat detectada i el poder de resolució espectral. En general, és possible canviar els paràmetres dins d'un cert rang, mantenint el seu producte constant.


Espectròmetres de reixeta[modifica]

En general, la difracció de raigs X en els espectròmetres s'aconsegueix en els cristalls, però en els espectròmetres de reixeta, els raigs X que surten d'una mostra han de passar per una escletxa font de definició, a continuació, els elements òptics (miralls i / o reixetes) es dispersen per difracció d'acord amb la seva longitud d'ona i, finalment, un detector es col·loca en els seus punts focals.

Suports de reixeta esfèrica[modifica]

Henry Augustus Rowland (1848-1901) va idear un instrument que permet l'ús d'un sol element òptic que combina la difracció i l'enfocament: una reixeta esfèrica. La reflectivitat dels raigs X és baixa, independentment del material utilitzat i per tant, cal incidir sobre la reixeta. Un feix de raigs X amb un angle especial millora l'eficiència instrumental considerablement.

Muntures planes de reixeta[modifica]

Igual que en els espectròmetres òptics, un espectròmetre de reixeta pla necessitat convertir els raigs divergents emesos per la font de raigs X en un feix paral·lel. Això es pot aconseguir mitjançant l'ús d'un mirall parabòlic.

Interferòmetres[modifica]

En lloc d'utilitzar el concepte d'interferència de feixos múltiples que les reixetes produeixen, els dos raigs simplement poden interferir. Una de les seves característiques permet un disseny molt més compacte per aconseguir alta resolució que en el cas d'espectròmetre de reixeta perquè les longituds d'ona de raigs X són petites comparades amb les assolibles. diferències de longitud

Imatges[modifica]


Altres tipus d'espectroscòpia de raigs X[modifica]