Qu’est-ce qui rend la fluorescence X chimiquement spécifique ?

La fluorescence X (XRF) est une méthode analytique non invasive utilisée pour analyser la composition chimique et élémentaire d’une large gamme de matériaux. Traditionnellement, cette méthode était utilisée en géologie pour déterminer la composition élémentaire des roches, des sédiments, des minéraux et d’autres échantillons de terre, mais ses applications se sont maintenant étendues. 

Qu’est-ce que la fluorescence X ?

Après qu’un échantillon a été excité par une source primaire de rayons X, telle que des rayons gamma ou des rayons X, il libère une fluorescence. La fluorescence est la lumière émise par certains matériaux après qu’ils ont absorbé le rayonnement. Néanmoins, il est important de comprendre qu’un matériau fluorescent doit émettre une lumière d’une longueur d’onde différente de celle qu’il absorbe. Une fois la lumière libérée, les analyseurs XRF sont utilisés pour identifier la composition chimique d’un échantillon. De plus, les analyseurs XRF peuvent étudier un groupe de rayons X fluorescents qui sont uniques à l’élément spécifique de l’échantillon. Une compréhension plus approfondie de la fluorescence X peut être trouvée dans notre article de blog précédent alors que nous passons à l’examen de ce qui rend la fluorescence X chimiquement spécifique.

Qu’est-ce qui rend la fluorescence X chimiquement spécifique ?

Les chimistes et les spécialistes des matériaux déploient régulièrement la spectroscopie XRF pour déterminer l’empreinte chimique d’un échantillon. Le terme « empreinte digitale » est utilisé car il décrit de manière adéquate comment les données spectrales XRF sont un identifiant unique de la composition chimique spécifique d’un échantillon. Comment et pourquoi c’est le cas nécessite une compréhension superficielle de la physique des particules et de la mécanique quantique.

Tous les éléments chimiques sont composés d’atomes ; la plus petite unité de matière. Mais les atomes sont eux-mêmes composés de particules subatomiques qui se comportent de manière distincte. Il y a toujours un noyau central chargé positivement entouré d’un ou plusieurs électrons chargés négativement ; protons ou neutrons. Ces électrons orbitent autour du noyau dans des sphères discrètes, ou coquilles, qui sont décrites comme des orbitales supérieures ou inférieures en fonction de leur niveau d’énergie. Les électrons d’énergie plus élevée occupent des orbitales plus élevées et vice versa. Lorsqu’un électron interne absorbe suffisamment d’énergie, il peut être expulsé, formant ce qu’on appelle un trou central. Afin de remédier à cette instabilité, les électrons des orbites supérieures « tombent » pour combler le « trou ». Mais passer d’une coquille à l’autre nécessite une perte d’énergie. Ainsi, lorsque les électrons tombent des orbitales supérieures pour remplir les trous du noyau, ils émettent un rayonnement sous forme de fluorescence ; dont l’énergie est égale à la différence entre les deux orbitales. C’est essentiel, car ces signaux sont intrinsèques, ce qui signifie que chaque élément chimique a son signal unique.

Il s’agit d’une explication extrêmement simplifiée des mécanismes en jeu dans la fluorescence X, mais cela devrait suffire à expliquer comment les spectromètres XRF offrent une spécificité extrême en matière d’empreintes chimiques. Le détecteur obtient les spectres d’émission extrêmement faibles d’un échantillon frappé par un faisceau de rayons X, produisant un spectre de pics et de creux qui dénotent les éléments spécifiques présents dans l’échantillon. C’est ainsi que les analystes peuvent déterminer avec précision la composition de divers échantillons jusqu’à la plage des sous-parties par million (ppm).

XRF Scientific

XRF Scientific est un fournisseur expérimenté d’une gamme d’instruments et de produits nécessaires à la préparation et à l’analyse de la fluorescence X. Nous pouvons offrir une assistance concernant la spectroscopie XRF et ses applications, donc si vous cherchez plus d’informations sur la fluorescence X, contactez-nous aujourd’hui et nous serons heureux de vous aider.