O que é a XRF?
A técnica xrf (espetrometria de fluorescência de raios X) pode ser utilizada para determinar a composição elementar de uma amostra com um elevado grau de precisão. Os espectrómetros XRF funcionam através da irradiação de uma amostra com raios X, o que faz com que os átomos da amostra emitam raios X secundários de energias características que podem ser detectadas e analisadas. Esta informação pode então ser utilizada para identificar os elementos presentes na amostra e para quantificar as suas concentrações.
As capacidades da instrumentação XRF avançaram significativamente na última década, tanto em termos de sensibilidade como de estabilidade. Como resultado, já não são a fonte de erro mais importante numa análise. Isto deve-se ao facto de a precisão global de uma medição por XRF ser agora limitada por outros factores, tais como o número de padrões utilizados, a homogeneidade da amostra e a estabilidade do instrumento XRF.
A preparação de amostras por XRF é o processo de recolha de um material ou substâncias e a sua preparação para análise. Normalmente, isto envolve a pulverização do material e a criação de uma mistura homogénea. O objetivo da preparação da amostra é reduzir a distorção e o erro, e produzir resultados que reflictam com precisão a composição do material a analisar. Existem muitas técnicas e práticas diferentes que podem ser utilizadas para a preparação de amostras, e a escolha de qual utilizar depende do material a ser analisado e do nível de precisão desejado. No entanto, em geral, o objetivo é produzir uma amostra representativa que seja tão livre de contaminantes quanto possível.
Um dos métodos mais comuns de preparação de amostras para análise por XRF é a produção de pastilhas prensadas. Este processo é particularmente popular porque produz resultados de alta qualidade, é relativamente rápido e é uma abordagem de baixo custo. No entanto, tem os seus inconvenientes, sendo o principal o potencial de contaminação da amostra. Além disso, o granulado deve ser cuidadosamente fabricado para garantir que tem a densidade e a espessura correctas, uma vez que isso pode afetar os resultados de XRF.
Preparação da amostra para xrf
O processo de fabrico de pastilhas prensadas para análise por XRF começa com a trituração da amostra até obter um tamanho de partícula fino. A amostra é então misturada com um aglutinante ou um auxiliar de moagem num recipiente de moagem ou mistura. A mistura é então vertida numa matriz de prensagem e prensada a uma pressão entre 15 e 35T. O granulado prensado é então removido da matriz e seco a uma temperatura entre 100 e 200 ℃.
Uma pastilha ou comprimido fabricado por uma prensa de pastilhas XRF está pronto para análise. A prensa de pellets XRF produz um pellet ou pastilha que é uniforme em densidade e forma. Isto proporciona uma amostra consistente que é fácil de manusear e medir.
Um bom ponto de partida é rever os elementos específicos que vão ser analisados e determinar as melhores formas de preparar amostras para esses elementos específicos. Por exemplo, alguns elementos podem ser mais bem analisados num estado oxidado, enquanto outros podem ser mais bem analisados num estado reduzido. Uma vez considerados os elementos específicos, o passo seguinte é escolher o método ou métodos adequados de preparação da amostra. Os métodos mais comuns incluem a trituração mecânica, a digestão química e a fusão. Cada um destes métodos tem vantagens e desvantagens que devem ser consideradas antes de escolher a melhor abordagem para uma determinada aplicação. Finalmente, é importante otimizar o protocolo de preparação da amostra para o instrumento XRF específico que será utilizado para a análise. Diferentes instrumentos de XRF têm frequentemente requisitos diferentes para a preparação de amostras, pelo que é importante consultar o manual do instrumento ou um técnico especializado antes de iniciar a preparação da amostra.
As partículas mais pequenas tendem a dar resultados mais exactos na análise por XRF, pelo que, se uma amostra for particularmente grosseira, poderá ser necessário triturá-la antes da análise. A escolha do aglutinante também é importante, uma vez que alguns aglutinantes podem dar leituras falsas. A diluição também pode ser um problema, uma vez que uma diluição excessiva pode levar a resultados incorrectos. A aplicação de demasiada pressão na amostra também pode levar a resultados incorrectos, tal como o facto de tornar o granulado demasiado espesso.
A contaminação da amostra é outro fator a considerar na preparação de amostras por XRF. Mesmo quantidades vestigiais de contaminantes podem afetar significativamente a análise por XRF. É necessário ter cuidado para evitar a contaminação da amostra durante a preparação, armazenamento e análise.
máquina de prensagem de pellets xrf
A prensa de pellets xrf da Kindle Tech é uma óptima opção para quem procura uma forma rápida e fácil de preparar pellets de amostras sólidas para análise por fluorescência de raios X ou espetroscopia de infravermelhos. Esta prensa de pellets é capaz de produzir pellets sólidos e altamente permeáveis, o que a torna uma opção versátil para uma variedade de aplicações. Além disso, a prensa de pellets foi concebida para ser fácil de utilizar, para que possa tirar o máximo partido das suas amostras.
A prensa automática de pellets xrf é um tipo de equipamento especialmente concebido para o espetrómetro de fluorescência de raios X desenvolvido pela nossa empresa com base na prensa automática para comprimidos.
O conjunto de moldes fluorescentes está incorporado e o programa de pressão do molde pode ser convertido automaticamente. O conjunto de moldes também está equipado com um interrutor de segurança para evitar a sobrecarga do molde durante a operação.
A prensa de pellets XRF tem muitas vantagens que a tornam a escolha ideal para aqueles que querem uma máquina fácil de usar e fiável. Para começar, a pressurização e a manutenção da pressão são ambas automatizadas, pelo que não tem de se preocupar com a regulação manual da pressão. Além disso, a máquina alivia automaticamente a pressão quando o temporizador se desliga e também ejecta os pellets quando estes terminam.
Como preparar a amostra xrf
Tamanho das partículas da amostra de xrf
Um dos principais aspectos da preparação de pellets prensados é garantir que a amostra seja moída até um tamanho de partícula <75µm, mas <50µm é o ideal. O tamanho das partículas é um fator importante para determinar o sucesso da prensagem e a qualidade dos pellets.
Os moinhos de pulverização são normalmente utilizados para moer materiais em pós muito finos. Dependendo do tipo e volume da amostra, os moinhos de pulverização podem normalmente realizar esta tarefa em poucos minutos. Os moinhos de pulverização de anel e de disco são normalmente utilizados para este fim.
O tamanho mais pequeno das partículas permite uma melhor compressão e pellets mais consistentes. O tamanho mais pequeno das partículas é um fator importante na produção de pellets que proporcionam os melhores resultados analíticos, uma vez que afecta a forma como a amostra se comprime e se une quando pressionada. O tamanho mais pequeno das partículas permite uma melhor compressão e pellets mais consistentes. Isto resulta numa menor variabilidade e produz um granulado que é mais representativo da amostra original.
Mais importante ainda, amostras com tamanhos de partículas maiores ou variáveis podem levar a heterogeneidades na amostra. A profundidade de amostragem ou profundidade de fuga crítica para os elementos contidos numa amostra depende da energia e, por conseguinte, é diferente para cada elemento. Os elementos de comprimento de onda mais longo, como o Na, terão profundidades de fuga mais pequenas do que os elementos de comprimento de onda mais curto, como o Fe.
Isto significa que a análise do Na apenas recolhe amostras dos primeiros 10µm de uma amostra, sendo assim mais suscetível às heterogeneidades da amostra nessa escala.
Isto pode ser observado como uma distribuição granulométrica alargada com mais partículas presentes nos tamanhos maiores. A maior variação de tamanho e os tamanhos maiores de partículas podem levar a um mau desempenho do material e a dificuldades no processamento.
Os tamanhos maiores das partículas na superfície de análise XRF da amostra podem levar a erros de análise através do "efeito de sombra". O efeito de sombra ocorre quando os grãos maiores sombreiam o sinal de raios X proveniente dos grãos mais pequenos na superfície da pastilha. Isto pode fazer com que o sinal de raios X seja mais fraco e a análise seja incorrecta.
Aglutinante de amostras
O aglutinante de amostras é um ingrediente chave em qualquer amostra. Ele literalmente mantém a amostra unida, fornecendo estrutura e suporte. Sem um aglutinante de amostra, a amostra desintegrar-se-ia. O aglutinante também ajuda a proteger a amostra contra danos e evita que ela seque.
A celulose e a cera são aglutinantes normalmente utilizados para manter as amostras unidas durante a trituração. A mistura ideal destas duas substâncias é normalmente uma mistura de celulose/cera que se homogeneizará com a amostra durante a trituração. Esta mistura recristaliza-se sob pressão e mantém a amostra unida.
Os aglutinantes de amostras estão disponíveis sob várias designações comerciais, mas são geralmente semelhantes.
Por vezes, são utilizados aglutinantes acrílicos, mas estes são difíceis de homogeneizar com uma amostra num moinho e têm de ser misturados à mão. As propriedades de ligação do ligante acrílico permitem uma ligação mais forte entre as fibras e a matriz, resultando num compósito com maior resistência e rigidez. No entanto, o aumento da rigidez pode resultar em fragilidade e numa diminuição da resistência ao impacto.
Alguns agentes aglutinantes de moagem estão disponíveis como pellets pré-misturados que podem ser adicionados automaticamente a um moinho durante a moagem.
Diluição da amostra
A quantidade de ligante adicionada a uma amostra é uma consideração importante porque dilui a amostra e também deve ser adicionada na mesma proporção a todas as amostras para evitar erros de diluição. É importante ser exato ao adicionar ligantes a uma amostra, de modo a manter a consistência e evitar erros.
Uma vez que a maioria das máquinas modernas de prensagem por XRF fornecem uma intensidade substancial para os elementos principais, é seguro utilizar uma quantidade significativa de aglutinante para garantir uma boa pelota forte. Os aglutinantes permitem obter uma amostra mais consistente e fiável, o que é essencial para uma análise precisa. As pastilhas feitas com aglutinantes têm também menos probabilidades de rachar ou partir durante o processo de prensagem.
Os granulados XRF fracos podem partir-se no espetrómetro e causar danos no instrumento. Isto deve-se ao facto de o espetrómetro ser uma máquina muito sensível e poder ser facilmente danificado por pastilhas fracas.
Um rácio de 20-30% de aglutinante para a amostra produzirá quase sempre uma pastilha muito forte que pode ser largada no chão a meio metro de altura sem se partir.
Se os custos dos consumíveis forem uma preocupação, pode ser utilizada uma relação ligante/amostra mais baixa com alguma experimentação para determinar o nível de diluição ideal. Isto resultará na utilização de menos aglutinantes e, por conseguinte, na necessidade de menos consumíveis. Além disso, o rácio mais baixo pode também melhorar o desempenho do ligante, resultando em menos problemas e melhor qualidade.
Pressão adequada
Uma vez misturados a amostra e o ligante, o material é prensado num molde utilizando uma prensa de amostras xrf.
A pressão aplicada a uma amostra deve ser suficiente para comprimir completamente a amostra e recristalizar o ligante.
Um dos factores mais importantes para garantir que a amostra é totalmente comprimida, de modo a que não fiquem espaços vazios no granulado, é a utilização de uma prensa com a matriz adequada e a aplicação da pressão recomendada para o material a testar.
Uma pastilha com bom aspeto pode ainda conter espaços vazios, o que pode resultar numa intensidade reduzida para elementos mais leves. Por conseguinte, é importante medir os granulados antes de os utilizar para garantir que proporcionam o nível de intensidade pretendido.
Se pretende tirar o máximo partido das suas amostras de elementos luminosos, deve experimentar aumentar a pressão até que a intensidade dos elementos luminosos atinja um máximo e estabilize. Ao fazê-lo, conseguirá obter uma leitura clara e exacta para a sua análise de elementos de luz.
Quando uma amostra é colocada num recipiente sob pressão e pressurizada, a amostra sofre uma deformação. A quantidade de deformação que ocorre é uma função do limite de elasticidade do material e da pressão aplicada. A maioria das amostras atingirá a sua deformação máxima com 25-35T de pressão aplicada durante 1-2 minutos.
É importante libertar lentamente a pressão aplicada a uma amostra para evitar fissuras na superfície da amostra. As fissuras podem ocorrer quando a pressão é libertada demasiado depressa, fazendo com que a amostra se parta.
espessura da amostra xrf
A pelota deve ter uma espessura infinita em relação ao feixe de raios X para todos os elementos que estão a ser medidos. Os raios X produzidos na amostra devem poder sair da amostra sem serem reabsorvidos, de modo a chegarem ao detetor para serem medidos. Os elementos de energia mais elevada (normalmente os que têm números atómicos mais elevados) terão maiores profundidades de fuga numa amostra do que os elementos de energia mais baixa. O sinal proveniente de elementos de energia mais elevada recolhe mais amostras da pastilha do que o sinal proveniente de elementos de energia mais baixa. A capacidade da amostra para reabsorver os raios X é diretamente proporcional à massa atómica média da amostra.
A capacidade de absorção de qualquer amostra pode ser calculada a partir da sua composição elementar média e do coeficiente de absorção mássica de cada elemento presente. O coeficiente de absorção de massa (CMA) é uma medida da capacidade de uma substância absorver radiação electromagnética. Quanto mais elevado for o CMA, mais a substância absorve.
O problema surge quando a profundidade de fuga de um determinado elemento é maior do que a espessura da pastilha.
Por exemplo, a pastilha "A" pode ser bem pressionada pelo elemento "B", mas não pelo elemento "C". A principal coisa a ter em conta é testar cada pastilha nova no tipo de elemento em que se destina a ser utilizada antes de a utilizar efetivamente na produção.As pastilhas são pequenas peças redondas de material que são utilizadas numa variedade de aplicações. No contexto da prensagem de elementos, as pastilhas são frequentemente utilizadas para pressionar os elementos no seu lugar. Uma vez que cada tipo de elemento é diferente, é importante testar cada novo granulado no tipo de elemento em que se destina a ser utilizado, antes de o utilizar efetivamente na produção. Desta forma, pode ter a certeza de que a pastilha fornecerá os resultados desejados.
Uma vez que se trata de uma questão dependente do elemento, um determinado granulado prensado pode fornecer bons resultados para alguns elementos, mas não para outros.
Deve certificar-se de que o granulado prensado é mais espesso do que a profundidade de escape do elemento de energia mais elevada. Isto ajudará a garantir que todas as partículas de alta energia fiquem presas no granulado e possam ser medidas com exatidão.
Normalmente, uma pastilha feita com 8-10g de amostra para uma pastilha de 32mm de diâmetro ou 13-15g de amostra para uma pastilha de 40mm de diâmetro será suficientemente espessa para os elementos.
Contaminação da amostra
Se a amostra não for homogénea, por exemplo quando contém inclusões, o granulado resultante pode não ser representativo de toda a amostra. Nestes casos, a inclusão pode contribuir com um sinal significativo que não está relacionado com a matriz. Para evitar a contaminação da amostra e garantir que o pellet é representativo de toda a amostra, é importante utilizar uma prensa de pellets de alta qualidade e distribuir uniformemente a amostra por todo o pellet. Além disso, é importante limpar a prensa de pellets entre as amostras para evitar a contaminação cruzada.
A contaminação ocorre normalmente durante o processo de trituração da amostra e tem origem em duas fontes principais: o dispositivo de preparação da amostra e a contaminação cruzada entre amostras. O tipo mais comum de contaminação são os resíduos de desgaste do dispositivo de preparação de amostras, que podem ser introduzidos na amostra durante a trituração. Em alguns casos, esta contaminação pode ser removida tomando precauções para evitar a contaminação cruzada entre amostras.
Contaminação do dispositivo de preparação de amostras
Os pulverizadores de amostras são os dispositivos de preparação de amostras que têm o potencial de contribuir com a maior parte da contaminação de uma amostra. Dispositivos de alta velocidade, eles podem quebrar uma amostra muito rapidamente, mas também podem criar muita poeira e aerossóis que podem contaminar uma amostra. Se não forem utilizados corretamente, os pulverizadores de amostras podem introduzir uma quantidade significativa de erros numa análise.
Um pulverizador é uma máquina que tritura amostras de um estado grosseiro para um pó fino. O tipo mais comum de pulverizador é a taça de trituração do tipo anel e disco, que é utilizada para triturar amostras de alguns milímetros de diâmetro até um pó fino.
O material escolhido para triturar a amostra pode introduzir elementos estranhos no produto final. Para evitar que isso aconteça, é necessário ter cuidado ao escolher o meio de moagem.
O aço, o carboneto de tungsténio e as cerâmicas como a alumina e a zircónia são as escolhas mais comuns.
O aço pode adicionar Fe, Ni e Cr, o carboneto de tungsténio adicionará W e a alumina e a zircónia adicionarão Al e Zr, respetivamente. Por conseguinte, é importante ter em conta os elementos que estão a ser analisados e escolher o recipiente de moagem em conformidade para evitar a contaminação.
O carboneto de tungsténio é uma escolha comum para muitas aplicações porque é um dos metais mais duros. Também é menos provável que seja um elemento-chave para análise em muitas aplicações. No entanto, o carboneto de tungsténio é frequentemente a opção mais cara.
Contaminação cruzada de amostra para amostra
A contaminação cruzada durante a preparação da amostra é um problema importante quando se trata de analisar amostras para detetar contaminantes. Pode potencialmente introduzir enviesamentos e distorcer os resultados, dificultando a obtenção de conclusões exactas. Para minimizar este risco, devem ser implementados e cumpridos protocolos de limpeza rigorosos em todas as circunstâncias.
É importante evitar a todo o custo potenciais fontes de contaminação cruzada. Uma forma de evitar a contaminação cruzada é ter uma área dedicada para cada tipo de amostra. Desta forma, não há risco de um tipo de amostra entrar em contacto com outro. Outra forma de evitar a contaminação cruzada é utilizar instrumentos separados para cada tipo de amostra. Desta forma, não existe o risco de um tipo de amostra entrar em contacto com outro. Finalmente, é importante utilizar equipamento de proteção individual (EPI) adequado quando se trabalha com amostras. Isto inclui luvas, aventais e máscaras faciais. Ao utilizar EPI, pode minimizar o risco de contaminação cruzada.
Preparação de padrões de calibração e amostras de rotina
Tal como acontece com todas as técnicas analíticas, a exatidão e a precisão dos resultados de XRF são função de muitos factores, incluindo a calibração do instrumento, os conhecimentos do operador, a preparação da amostra e a escolha do método analítico. No entanto, a XRF é geralmente considerada uma técnica muito exacta e precisa.
Os padrões de calibração e as amostras desconhecidas devem ser preparados da mesma forma para garantir uma análise exacta. Isto deve-se ao facto de diferentes métodos de preparação poderem conduzir a resultados diferentes. Assim, se os padrões de calibração e as amostras desconhecidas forem preparados de formas diferentes, a exatidão da análise ficará comprometida.
Resumo
Existem vários factores comuns que contribuem para o erro na preparação de pastilhas prensadas. A dimensão das partículas da amostra pode afetar a precisão do granulado, bem como a escolha do aglutinante. O rácio de diluição e a quantidade de pressão aplicada à amostra também podem influenciar o granulado final. A espessura do granulado e a contaminação cruzada de amostra para amostra são também factores comuns de erro.
Ao elaborar métodos para limitar o erro, é importante estar atento aos pormenores e ser consistente na vigilância. Isto significa ter um método claro e bem documentado, bem como ser consistente no cumprimento do protocolo. O desenvolvimento de um bom método requer uma compreensão do assunto em questão e uma dedicação à exatidão. Uma vez desenvolvido um método, é importante limitar as fontes de variabilidade, aderindo às melhores práticas de recolha, análise e interpretação de dados.
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