Principios de análisis instrumental

Alto Tierra Blanco de metal (ánodo) Filamento de tungsteno (cátodo) Entrada de agua de enfriamiento Ventana de berilio Copa de enfoque evacuado cal entamiento del filamento FIGURA 12.7 Esquema de un tubo de rayos X. de rayos X. Con el equipo moderno el enfriamiento ya es innece– sario porque los tubos funcionan con una energía muy inferior a la que se requería entonces. Esta reducción en la energía necesa– ria se facilitó gracias a la mayor sensibilidad de los transductores modernos de rayos X. Radioisótopos Gran variedad de sustancias radiactivas han sido usadas como fuentes en los métodos de fluorescencia o de absorción de rayos X (véase la tabla 12.2) . En general, el radioisótopo está encapsulado para evitar que contamine el laboratorio y está protegido para que absorba radiación sólo en ciertas direcciones. Muchas de las mejores fuentes radiactivas proporcionan espectros de líneas sencillas; otros proporcionan un continuo (véase la tabla 12.2). Debido a la forma de las curvas de absorción de rayos X, un radioisótopo dado será apropiado para excitar la fluorescencia o para estudios de absorción de un cierto número de elementos. Por ejemplo, una fuente que produce una línea en la región comprendida entre 0.30 y 0.47 A es adecuada para los estudios de fluorescencia y de absorción que se relacionen con el borde de absorción K de la plata (véase la figura 12.5). La sensibi– lidad mejora a medida que la longitud de onda de la línea emitida por la fuente se aproxima al borde de absorción. Desde este punto de vista, el yodo 125 con una línea a 0.46 A es ideal para determi– nar la plata. Fuentes fluorescentes secundarias En algunas aplicaciones, el espectro de fluorescencia de un ele– mento que ha sido excitado mediante la radiación de un tubo de rayos X sirve como fuente en estudios de absorción y fluorescen– cia. Este montaje tiene la ventaja de eliminar el continuo emitido por una fuente primaria. Por ejemplo, un tubo de rayos X con un blanco de tungsteno (figura 12.1) se podría utilizar para excitar ))) 12B Componentes de los instrumentos 275 las líneas Ka y Kf3 del molibdeno (figura 12.2). El espectro de fluorescencia resultante sería entonces similar al de la figura 12.2, con la diferencia de que faltaría el continuo. 128.2 Filtros para rayos X En muchas aplicaciones se requiere utilizar un haz de rayos X con longitudes de onda de valores restringidos. Con este objetivo, al igual que en la región visible, se utilizan tanto filtros como mono– cromadores. En la figura 12.8 se ilustra una técnica común para producir un haz relativamente monocromático que se utiliza como filtro. En este caso, la línea Kf3 y la mayor parte de la radiación conti– nua emitida por un blanco de molibdeno se elimina mediante un filtro de circonio con espesor de casi 0.01 cm. Entonces, se puede disponer de la línea Ka pura para fines analíticos. Se han desarro– llado otras combinaciones blanco-filtro de este tipo, y cada una de ellas aísla una de las líneas más intensas del elemento que se uti– liza como blanco. La radiación monocromática producida de esta manera se utiliza ampliamente al estudiar la difracción de rayos X. La elección de las longitudes de onda que se pueden usar en esta técnica está limitada por el número, relativamente pequeño, de combinaciones blanco-filtro que están disponibles. También es posible filtrar el continuo proveniente de un tubo de rayos X mediante finas tiras de metal. Al igual que con los fil– tros de vidrio que se emplean para la radiación visible, se transmi– ten bandas relativamente anchas con una atenuación importante de las longitudes de onda deseadas. 128.3 Monocromadores para rayos X En la figura 12.9 se muestran los componentes esenciales de un espectrómetro de rayos X. El monocromador consta de un par de colimadores del haz que tienen la misma finalidad que las rendijas en un instrumento óptico. Hay también un elemento dispersor. Este último, es un monocristal instalado sobre un goniómetro, o 0.2 Emisión por el blanco de molibdeno Absorción por el filtro de circonio 0.4 0.6 Longitud de onda, Á Ka 0.8 FIGURA 12.8 Uso de un filtro para producir radiación monocromática.