XRF-analyse is een niet destructieve techniek die gebruik maakt van de interactie tussen primaire X stralen en materie. Alle materie is gemaakt uit atomen, in het centrum van elk atoom bevindt zich een kern die positief geladen is door de aanwezigheid van protonen en neutronen (geen lading). Elektronen negatief geladen draaien rond de kern in kwanta die schillen worden genoemd. Hun totale negatieve lading compenseert de positieve lading van de kern, waardoor het atoom neutraal wordt. Dit kan worden veranderd door het inbrengen van externe energie, zoals röntgenstralen. Röntgenstralen zijn lichtgolven met zeer korte golflengten, dus met zeer hoge energie, die worden geabsorbeerd terwijl ze door de materie gaan, afhankelijk van de samenstelling en dichtheid van die materie.
Wanneer een atoom wordt geraakt door een röntgenstraal met voldoende energie (die de bindingsenergie van het atoom overschrijdt), wordt een elektron in zijn binnenste orbitale schillen uitgeworpen, waardoor een leegte ontstaat. Een elektron uit een hogere atoombaan zal naar beneden vallen naar de vacature in deze lagere energietoestand. Dit ontwikkelt een emissie van energie in de vorm van fluorescentie of secundaire röntgenstralen, wat gelijk is aan het specifieke verschil in energie tussen de twee kwantumtoestanden van het elektron.
Secundaire röntgenstralen zijn kenmerkend voor afzonderlijke elementen in het periodiek systeem. Wanneer een staal via XRF wordt geanalyseerd, zendt elk aanwezig element deze unieke röntgensignalen uit in de vorm van een spectrum. Dit spectrum, ook wel een elementaire vingerafdruk genoemd, staat centraal in de prestaties van zowel EDXRF (Energy Dispersive XRF) als WDXRF (Wavelength dispersive XRF).
Bij EDXRF-analyse worden de karakteristieke röntgenstralen van verschillende elementen die in een meting aanwezig zijn, gescheiden in een volledig fluorescentie-energiespectrum met behulp van directe excitatie of indirecte excitatie. EDXRF-technologie is ontworpen om tegelijkertijd hele groepen elementen te verwerken voor kwalitatieve of kwantitatieve analyse en kan worden gebruikt in draagbare (geologen in prospectie) en laboratorium formaten.
EDXRF is op zichzelf de oplossingen in verschillende disciplines die zo gevarieerd zijn als bv de productie van metalen en legeringen, petrochemie, forensisch onderzoek, mineralogie voedselanalyse, milieuanalyse en nog veel meer. Edelmetalen en edelstenen worden hiermede nauwkeurig geanalyseerd.
Röntgenstraling is een soort elektromagnetische golf die vergelijkbaar is met die van zichtbaar licht, maar met een extreem korte golflengte. Vergeleken met normale elektromagnetische golven gaan röntgenstralen gemakkelijk door materie heen en worden ze sterker naarmate het atoomnummer van de materie waar ze doorheen gaat, afneemt. Röntgenfluorescentie-analyse is een methode waarbij gebruik wordt gemaakt van karakteristieke röntgenstralen (fluorescerende röntgenstralen) die worden gegenereerd wanneer röntgenstralen een object bestralen.
Deze fluorescerende röntgenstralen bezitten energieën die kenmerkend zijn voor elk type element, waardoor kwalitatieve analyse mogelijk is met behulp van de wet van Moseley en kwantitatieve analyse door gebruik te maken van de intensiteit (aantal fotonen) van elke röntgenstraalenergie.
Röntgenfluorescentie analyse kan worden gezien als spectrochemische analyse binnen een röntgengebied. Het heeft dezelfde kenmerken als atomaire absorptiespectrometrie en optische emissiespectrometrie, behalve dat het monster niet hoeft te worden opgelost in een te analyseren oplossing of in een plasmavlam van 6000° tot 9000° C.
Hierdoor is XRF zeer interessant voor analyse van gouden juwelen, het is niet destructief. Bij de klassieke goudanalyse gebruikt men verschillende soorten zuren. Men gebruikt een onyx plaatje waarop het juweel gewreven wordt, hierdoor krijgt men een streep waarop men een druppelvloeistof aanbrengt; koningswater.
Koningswater is de vloeistof waar men goud kan testen op echtheid en gehalte. Het is een mengsel van zoutzuur en salpeterzuur. Het is derhalve erg giftig en bijtend. Het is dus noodzakelijk om voorzichtig te werk te gaan wanneer men met koningswater werkt. Goud lost op in koningswater en met het vermengen van de juiste verhoudingen van zoutzuur en salpeterzuur kan men d.m.v. het koningswater het gehalte van een bepaald gouden voorwerp bepalen. Er is Koningswater in verschillende samenstellingen om gouden voorwerpen te testen op echtheid en gehalte (karaat goud). Deze werkwijze wordt al honderden jaren gebruikt door handelaren, inkopers, juweliers en goudsmeden om gouden sieraden te testen op echtheid en gehalte. in: 8 karaat goud, 14 karaat goud, 18 karaat goud en 21.6 karaat goud.
Bij waardevolle juwelen is dit systeem wel destructief (lichte beschadiging), met XRF is er geen enkel beschadiging en krijgt men ook buiten het goudgehalte, de andere metalen die er bij verwerkte werden.
Er bestaat ook een electronische gouddetector, Mizar, waar het juweel gedeeltelijk in een vloeistof dompelt wordt en waar het gehalte van het juweel elktrisch gemeten wordt.
Maar XRF blijft zeker de beste methode voor juwelen en voor de identificatie van sommige edelstenen.
Eddy Vleeschdrager, SBD Lid
