Principios de análisis instrumental

-;;, 1 o 0 g e: o () " "O "O ~ 10- 1 ·g ~ »> 12( Métodos de fluorescencia de rayos x 283 4 5 7 Energía, keY FIGURA 12.14 Espectro de rayos Xobtenido en Marte por el Laboratori o de Ciencia de Marte en la sonda Curiosity con muestras obtenidas en el cráter Gale. Se muestra una comparación entre partículas in situ (Porteo, curva negra) y aquellas obteni- das de una bandeja de Ti (Muestra en bandeja, curva gris). (Reimpreso con auto– rización de J. A. Berger et al., J. Geaphys. Res. Planets, 2014, 119, 1046, 001: 10.1002/2013J E004519.) de la figura 12.14 fue adquirido por el Laboratorio de Ciencia de Marte a bordo del Curiosity. En un instrumento multicanal dispersor de energía, todas las líneas de rayos X emitidas se miden de manera simultánea. El incremento de la sensibilidad y el mejoramiento de la relación señal-ruido son el resultado de la ventaja Fellgett (véase la sec– ción 7I.l) . El principal inconveniente de los sistemas dispersores de energía, si se comparan con los espectrómetros de cristal, es su resolución más baja a longitudes de onda superiores a 1 Á. Por otra parte, a longitudes de onda más cortas, los sistemas disperso– res de energía manifiestan una resolución superior. La figura 12.15a es una fotografía de un instrumento disper– sor de energía de fluorescencia de rayos X, básico, comercial, que se puede colocar sobre una mesa. Se utiliza en la determinación de rutina de una amplia gama de elementos, desde el sodio hasta el uranio, en muestras provenientes de muchos procesos indus– triales. El diagrama de la figura 12.15b muestra un acercamiento de la parte inferior de la mesa giratoria para las muestras, la cual se puede ver desde la parte superior de la fotografía de la figura 12.15a, y la disposición óptica del instrumento. La radiación pro– veniente del tubo de rayos X pasa por un filtro apropiado antes de chocar con el fondo de la muestra que está girando. La fluores– cencia de rayos X emitida por la muestra pasa por el detector de silicio, el cual proporciona la señal al sistema de conteo multica– nal. El sistema está equipado con un tubo de rayos X con ánodo de rodio, cinco filtros programables, un sistema de purga de helio, un instrumento para poner la muestra en 12 posiciones y una base para hacer girar la muestra durante el proceso de adquisición de datos. Hacer que la muestra gire, reduce errores debidos a la heterogeneidad de la muestra. En la sección 12C.3 se describe una aplicación cuantitativa de este instrumento. Muchas compañías instrumentales producen ahora espectró– metros EDXRF portátiles (campo) y móviles. Estos analizadores se pueden llevar a las minas y a sitios geológicos, ambientales o arqueológicos en vez de transportar las muestras al laboratorio. Los analizadores manuales de fluorescencia de rayos X se han hecho populares para dicho tipo de pruebas. La figura 12.15c muestra uno de estos dispositivos. Los espectrómetros manuales suelen incluir un tubo como fuente de rayos X; sin embargo, en ocasiones se utilizan también fuentes radiactivas. Los detectores suelen ser tipo SDD o diodos de pin. La unidad mostrada tiene un tubo de rayos X con un ánodo de Rh, Au o Ta y un detector SDD. La unidad incluye un a computadora y un sistema electrónico de procesamiento digital. Se opera con baterías y pesa un poco menos de 5 kilogramos sin la batería recargable de ion Li. Microfluorescencia de rayos X La fluorescencia de rayos X se puede obtener en áreas muy peque– ñas utilizando sistemas ópticos de rayos X para enfocar el haz incidente a un pequeño punto y una apertura del tamaño de un alfiler para restringir la emisión detectada. Sistemas ópticos de capilares múltiples y de enfoque por cristales también han sido utilizados para obtener tamaños de punto de unos cuantos micró– metros. Las geometrías confocales con dos sistemas ópticos de enfoque también se han utilizado. El inconveniente de examinar áreas tan pequeñas es, por supuesto, una intensidad disminuida de los haces incidente y emitido. Por esta razón, fuentes de sin– crotrón, con sus altas intensidades, se utilizaron inicialmente para obtener espectros de microrrayos X. Sin embargo, las mejoras en los sistemas ópticos de rayos X, así como en los detectores, han llevado a que los métodos de rayos X encuentren aplicaciones de rutina cada vez más comunes en los laboratorios. 12 12 Vease M. Haschke, Laboratory Micro-X-Ray Fluorescence Spectroscopy, Heidel– berg: Springer, 20 14.