A análise química por Fluorescência de Raios-X (FRX) é comumente usada para determinar quantitativa e qualitativamente os elementos químicos presentes em matérias-primas ou amostras. Para atender as expectativas do cliente, é preciso conhecer bem a composição dos materiais presentes no produto que se está processando. Desta forma, a qualidade do produto pode ser aperfeiçoada, melhorando a competitividade no mercado e reduzindo os custos do projeto.
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O que é Fluorescência de Raios-X?
Quando o átomo é exposto a uma fonte de radiação de alta energia, como o raio-x, o elétron mais próximo do núcleo passa para uma camada superior deixando um espaço vago. Um elétron da camada externa mais próxima preenche esse espaço, liberando energia na forma de raio-x, conhecido como raio-x característico. Este, é único para cada átomo e para cada transição eletrônica.
Em outras palavras a técnica de Fluorescência de Raios-X consiste em três fases: excitação dos elementos que constituem a amostra, dispersão dos raios-X característicos emitidos pela amostra e detecção das intensidades desses raios-X. Assim, identificam-se os elementos das substâncias e a correspondente quantificação.
(Fonte: xrf-spectroscopy.com)
Quais elementos são possíveis analisar?
As análises por Fluorescência de Raios-X conseguem identificar elementos com número atômico igual ou maior a 12, a partir do carbono (C). Já os de menor número atômico, como lítio (Li), possuem baixa sensibilidade e baixo valor de energia de emissão, por isso são mais difíceis de serem determinados com FRX. Dentre os elementos químicos possíveis de serem detectados estão: alumínio (Al), titânio (Ti), cromo (Cr), ferro (Fe), níquel (Ni), prata (Ag), bário (Ba), ouro (Au) e urânio (U).
Aplicações da Fluorescência de Raios-X?
A princípio cabe salientar que essa tecnologia é instrumental e não destrutiva, e permite a análise simultânea, rápida e de baixo custo de múltiplos elementos. Também tem alto potencial de aplicação em múltiplos campos que requerem correlação, por exemplo, entre os elementos essenciais e os tóxicos.
Utiliza-se de forma ampla a análise FRX em aplicações industriais. Geralmente requerem procedimentos de análise rápida para controlar a qualidade de seus produtos, bem como análises exploratórias utilizadas em geologia. Nesse sentido, também permite a análise de ligas, pigmentos, rochas, cerâmicas e inúmeros outros materiais que compõem obras de arte.
Além de solucionar problemas químicos, semelhantemente pode resolver inúmeras aplicações em outros campos científicos, como medicina, geologia, biologia e arqueologia. Atualmente, o FRX ocupa posição de destaque, principalmente nas áreas que requerem aquisição rápida de perfis de constituintes metálicos e não metálicos.
Tipos de equipamentos de detecção
Os equipamentos de detecção, conhecidos como espectrômetros de fluorescência de raios-x, são geralmente divididos em dois grupos principais:
- Fluorescência de raios-X por dispersão de comprimento de onda (WDXRF): usa cristais que difratam os raios-X com base no comprimento de onda em ângulos sujeitos à sua energia. Com um arranjo mecânico adequado, a radiação da amostra chega ao detector de forma monocromática. A difração dos raios-X característicos permite a separação da radiação secundária por espalhamento em diferentes ângulos, o que viabiliza a análise da composição química dos materiais.
- Fluorescência de raios-X com energia dispersiva (EDXRF): técnica de detecção dos raios-X emitidos, realizada através de um detector de silício (Si) que gera um espectro de intensidade em função da energia. A intensidade da energia característica emitida pelos componentes da amostra está relacionada à concentração de cada elemento presente na amostra.
Ao passo que os equipamentos apresentam diferenças, é importante observar na hora de escolher os fatores técnicos e o custo/benefício. Por exemplo, para determinações quantitativas, onde os limites de detecção, precisão e exatidão podem ser menos rigorosos, o EDXRF pode ser a melhor opção. O WDXRF possibilita uma análise mais robusta, apresentando sensibilidade e limites de detecção mais acurados. Sendo indicada para todos os tipos de aplicações em indústrias como cimento, polímeros, refinarias, mineração e minerais industriais.
Na Solidus, após a análise dos materiais por fluorescência de raios-X, verificam-se os resultados obtidos de modo a indicar melhorias na composição ou possíveis mudanças nas etapas de produção. Mas, se for necessário, sugere-se uma nova seleção de materiais.
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