Главная
Статьи
Рентгенофлюоресцентный анализ (РФА): полный обзор метода и видов спектрометров

Рентгенофлюоресцентный анализ (РФА): полный обзор метода и видов спектрометров

9 июля 2025

РФА — это неразрушающий метод элементного анализа, основанный на измерении вторичного (флуоресцентного) рентгеновского излучения, возникающего при облучении образца первичными рентгеновскими лучами.

Принцип работы РФА

Облучение образца:
- Источник рентгеновского излучения (рентгеновская трубка или радиоизотоп) возбуждает атомы в образце.
Эмиссия характеристического излучения:
- Атомы испускают флуоресцентные рентгеновские лучи с энергией, соответствующей их электронным переходам (Kα, Lα линии).
Детектирование и анализ:
- Детектор регистрирует спектр, а процессор определяет концентрации элементов.

Энергия излучения зависит от атомного номера (Z):

Виды РФА-спектрометров

По типу источника возбуждения

Тип источника	Принцип работы	Плюсы	Минусы
Рентгеновская трубка	Ускоряет электроны на анод (Cu, Rh, Mo, W)	Высокая интенсивность, регулируемая энергия	Требует охлаждения, большой размер
Радиоизотопный (⁵⁵Fe, ¹⁰⁹Cd, ²⁴¹Am)	Распад изотопа с излучением γ/рентгена	Компактность, долгий срок службы	Низкая интенсивность, ограниченный набор элементов

По типу детектора

Детектор	Принцип работы	Разрешение (эВ)	Применение
Пропорциональный счетчик	Ионизация газа под действием рентгена	~500–1000	Портативные анализаторы
Полупроводниковый Si(Li), SDD	Генерация электрон-дырочных пар	~120–150	Лабораторные высокоточные приборы
Кристалл-дифракционные (WDXRF)	Дифракция на кристалле (LiF, PET)	~10–50	Высокое разрешение для легких элементов

По конструкции

Тип прибора	Особенности	Примеры моделей
Лабораторные (WDXRF, EDXRF)	Высокая точность, вакуумный режим	Shimadzu XRF-1800, Bruker S8 TIGER
Портативные (pXRF)	Компактность, работа от батареи	Olympus Vanta, Niton XL5
Микро-РФА (μ-XRF)	Анализ микрозон (10–100 мкм)	Bruker M4 TORNADO

Какие образцы можно анализировать?

✔ Подходящие материалы

Твердые металлы и сплавы (стали, алюминий, медь, золото)
Руды и минералы (Fe, Cu, Zn, Pb)
Порошки и гранулы (цемент, катализаторы, почвы)
Жидкости (нефтепродукты, растворы в спец. кюветах)
Полимеры и покрытия (определение Pb, Cd, Br, Cl)

✖ Ограничения

Легкие элементы (Z < 11: C, N, O) — низкая чувствительность
Тонкие пленки (<1 мкм) — требуют спец. методов (GIXRF)
Радиоактивные образцы — могут мешать детектированию

Сравнение РФА с другими методами

Параметр	РФА	ОЭС	LIBS	ICP-OES
Глубина анализа	1–100 мкм	1–10 мкм	0.1–10 мкм	Раствор
Точность для тяжелых элементов	★★★★★	★★★★☆	★★★☆☆	★★★★★
Подготовка проб	Минимальная	Шлифовка	Не нужна	Растворение
Скорость	1–5 мин	10–30 сек	1–5 сек	2–5 мин