fluorescencia de rayos X

FLUORESCENCIA DE RAYOS-X (FRX)
Para el diagnóstico de los estados de alteración estudiamos la naturaleza de los materiales, así como las formas, agentes y mecanismos de degradación. Los distintos tipos de materiales y los productos de neoformación se caracterizan desde el punto de vista mineralógico, petrográfico y químico, empleando técnicas de estudio como DRX, MO, FRX, SEM-EDS, ymetodologías no destructivas, y del comportamiento frente al agua y sus propiedades mecánicas. Dentro de los métodos físicos utilizados para la caracterización de materiales, las técnicas basadas en la utilización de los rayos-X constituyen un grupo especialmente importante, tanto en la variedad de la información que proporcionan como en la importancia de esta.
FUNDAMENTO TEÓRICO
El principio defuncionamiento de la espectrometría de fluorescencia de RX radica en la existencia de un sistema atómico con distintos niveles de energía y posibles transiciones entre ellos. La medida de la energía de la radiación electromagnética emitida en estas transiciones es la base de estas técnicas.
Cuando la energía de los electrones que inciden sobre un átomo es igual o mayor que la energía del nivel K, puedeproducirse la expulsión de un electrón de dicha capa K, las transiciones desde niveles superiores dan lugar a una serie de radiaciones características de longitudes de ondas similares que constituyen la serie K (se denominan Kα, Kβ, ...). Es la serie de mayor energía (menor longitud de onda).
Si la vacante se produce en alguno de los subniveles de la capa L, las transiciones desde niveles superioresdan lugar a las radiaciones características de la serie L (Lα, Lβ, ...). Lo mismo puede decirse para la capa M.
La longitud de onda de la radiación emitida dependerá de la diferencia de energía entre los dos niveles involucrados en la transición electrónica (Kα, Kβ…)
Distinguimos dos etapas: Excitación y Emisión:
Excitación. Si se considera un sistema en su estado fundamental, es decir, demenor energía y más estable, al aplicarse otra energía de una magnitud adecuada, ésta puede ser absorbida por el sistema, pasando éste a un estado de mayor energía, que conocemos como estado excitado.
Emisión. Los estados excitados son inestables, y el átomo tiende a volver a su estado fundamental, para lo cual se producen saltos de electrones de los niveles más externos para cubrir el huecoproducido, en este proceso hay un desprendimiento de energía en forma de radiación, cuya longitud de onda dependerá de la diferencia de energía entre los dos niveles involucrados en la transición (Kα, Kβ...).
A la excitación producida por el bombardeo de partículas se le denomina excitación primaria y a la radiación así obtenida radiación X primaria. Cada tipo de átomo, tiene una energía característicapara cada nivel atómico; así la radiación X emitida, será característica para cada elemento, y en principio, no dependerá de la sustancia química en la que se encuentre, ya que en general, estas radiaciones están originadas por transiciones entre los niveles electrónicos internos, cuyas energías no se ven afectadas por el tipo de enlace existente.
Al proceso de excitación con una radiación X se ledenomina excitación secundaria, y la radiación X producida por excitación de otra radiación X se denomina radiación X secundaria o radiación de fluorescencia. Es la radiación X secundaria característica la que se utiliza para el análisis químico en los espectrómetros de fluorescencia de rayos X.
La λ del fotón emitido se correlaciona con la energía de acuerdo a la ecuación
E = hc/λ
Donde h=constante de Planck
Y c= velocidad de la luz.
Los análisis de fluorescencia de RX usan el espectro de emisión de RX producido por la muestra irradiada, así permite el análisis elemental de muestras tanto de rocas como de minerales con un límite de detección de entre 1 y 10 ppm.
Elementos mayores: Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe.
Traza: Rb, Sr, Y, Nb, Zr, Cr, Ni, Ti, Cu, Zn, Ga, Ba, Pb,...