Riflessione totaleFluorescenza dei raggi X(TXRF) è una tecnica di analisi degli elementi di superficie comunemente utilizzata per analizzare particelle, residui e impurità su superfici lisce.

TXRF è essenzialmente un dispersivo di energiaXRF tecnologia con speciale geometria di riflessione. Il raggio incidente sfiora il portacampione piatto e l'angolo radente è inferiore all'angolo critico della riflessione totale dei raggi X esterni, facendo sì che la maggior parte dei fotoni del raggio eccitato si riflettano su questa superficie. Il campione è tipicamente una sostanza in traccia molto sottile depositata su un supporto e osservata con un angolo molto piccolo.

TXRF può essere suddiviso in:

1. Analisi chimica: il campione è generalmente sottoposto a trattamento chimico, inclusa sospensione, dissoluzione, mineralizzazione, preconcentrazione e separazione

2. Microanalisi: analisi di una piccola quantità di campioni (solitamente un piccolo numero di particelle). A questo proposito, TXRF è uno strumento importante in campi come l’archeologia e la medicina legale.

3. Analisi della superficie: TXRF fornisce l'analisi istantanea della composizione chimica delle superfici piane.

1. fenomeno della riflessione

I raggi X, come qualsiasi altra onda elettromagnetica, viaggiano lungo un percorso rettilineo in qualsiasi mezzo uniforme (trasparente). Tuttavia, se ilFascio di raggi Xcolpisce la superficie limite del secondo mezzo durante la propagazione, devierà dalla direzione originale. La natura di questa deviazione dipende dall'energia del fotone, dalla natura del mezzo che costituisce l'interfaccia e dall'angolo della luce incidente. In determinate condizioni, il raggio di luce può essere diviso, cioè una parte viene riflessa nel primo mezzo e il resto viene rifratto nel secondo mezzo.

1. Fenomeno della riflessione totale

A differenza delle proprietà dei fotoni della luce visibile, perRaggi X, qualsiasi mezzo ha una densità inferiore a quella del vuoto e qualsiasi solido ha una densità ottica inferiore a quella dell'aria, il che fa sì che il raggio rifratto si sposti verso l'interfaccia. In questa logica, si può vedere che esiste un angolo critico minimo α1 = αcrit come condizione affinché si verifichi la rifrazione. Per angoli di α1 inferiori a αcrit, nessun raggio di luce può essere rifratto nell'interfaccia del mezzo 2 come uno specchio ideale che riflette completamente il raggio di luce incidente nel mezzo 1, un fenomeno chiamato riflessione totale.

2. Angolo critico nella riflessione totale

Conclusione:

（1）Un fotone di una data energia viene riflesso completamente solo ad una certa incidenza radente, cioè ad un angolo critico.

（2）Un riflettore impostato ad un angolo specifico rifletterà solo una parte dei fotoni provenienti da un fascio multicolore, cioè quelli la cui energia soddisfa le condizioni per la riflessione totale.

3. Riflessione totale del filtro passa-basso

Poiché l'angolo di riflessione completo dipende dall'energia del fotone, il raggio spettrale di eccitazione può essere modificato utilizzando questo effetto. Eliminando i fotoni ad alta energia dallo spettro di eccitazione, il loro contributo al fondo spettrale misurato può essere ridotto al minimo, ottenendo così limiti di rilevamento migliori.

In questo modo è possibile utilizzare la riflessione totale"filtrare"fotoni con energie superiori ad un dato valore nei raggi X a luce bianca.

2. Impostazioni TXRF di base

In genere gli spettrometri TXRF sono disponibili in diversi modelli, ma per l'uso generale in laboratorio si basano solitamente sull'uso di tubi a raggi X. Il fascio collimato multicolore da un sistema convenzionaleTubo a raggi X viene reindirizzato dal primo riflettore, provocando la modifica dello spettro principale. Per la maggior parte delle applicazioni, un blocco di vetro di quarzo piatto e lucidato è sufficiente per agire come un filtro passa-basso per rimuovere i fotoni ad alta energia (cioè il troncamento) nello spettro continuo di Bremsstrahlung. In alternativa, il primo riflettore può essere sostituito con un dispositivo tipo monocromatore. Alcune strutture monocristalline o multistrato possono fungere da riflettori di Bragg.

Solo il raggio si rifletteva su questo"modificatore spettrale"può colpire il portacampione con incidenza radente con un angolo inferiore a quello che garantisce la piena riflessione dell'energia di eccitazione principale. Il portacampione può contenere del materiale campione oppure può essere l'oggetto stesso da analizzare.

La radiazione di raggi X generata dal campione viene quindi analizzata da un rilevatore solido a dispersione di energia, solitamente un rilevatore di Si (Li). Poiché la sezione trasversale di diffusione è minima a 90°, il rivelatore è generalmente installato nel piano della sua finestra incidente parallela al campione, minimizzando così il fondo di diffusione dello spettro. La distanza dal campione viene ridotta a circa 1 mm per garantire che la radiazione fluorescente venga rilevata all'interno di un ampio angolo solido. I segnali misurati vengono ordinati in base all'ampiezza dell'intensità (proporzionale all'energia dei raggi X) in un analizzatore multicanale per ottenere uno spettro a dispersione di energia.

三、TXRF per scopi di analisi delle tracce

TXRF è una tecnica di analisi multi-elemento flessibile ed economica.Può essere utilizzato come strumento analitico per campioni in tracce, come piccole particelle depositate sul supporto del campione.È stato applicato efficacemente per tracciare l'analisi di elementi in vari campi dell'analisi dell'orologio.Grazie al miglioramento del rapporto segnale/rumore, il limite di rilevamento dello strumento è solitamente nell'intervallo pg o ng/mL.Poiché lo strato del campione è molto sottile,analisi quantitativanon è suscettibile all'influenza della matrice (non è richiesta alcuna correzione per gli effetti di attenuazione o miglioramento)