Рентгенофлуоресцентен анализ (XRF)
Също: РФА, XRF, Рентгенова флуоресценция, X-ray fluorescence
Безразрушителен аналитичен метод, който чрез рентгеново лъчение прецизно определя елементния състав на благородни метали и сплави.
Рентгенофлуоресцентният анализ (РФА) – известен международно като X-ray fluorescence (XRF) – днес се смята за златен стандарт на безразрушителното определяне на пробата. Дилъри, рафинерии и митнически власти го използват, за да проверяват кюлчета и монети в рамките на секунди за действителния им елементен състав, без да повреждат изделието или да го претопяват.
Принцип на действие
Уред за РФА облъчва повърхността на пробата с високоенергийно рентгеново лъчение (първично рентгеново лъчение). Тази енергия привежда електрони във вътрешната атомна обвивка във възбудено състояние; при връщането в основно състояние атомите излъчват характерно вторично или флуоресцентно лъчение. Всеки елемент притежава еднозначен енергиен подпис – детекторът на уреда измерва интензитета и енергията на това лъчение и от тях изчислява концентрациите на елементите.
Първично рентгеново лъчение → възбуждане на електроните
→ емисия на флуоресцентно лъчение (специфично за елемента)
→ детекторът измерва енергия и интензитет
→ софтуерът изчислява пробата в ‰ или карати
Типичен ход на измерването
- Калибриране на уреда (производителят предоставя сертифицирани референтни стандарти).
- Поставете пробата върху измервателния отвор; повърхността трябва да е плоска и чиста.
- Стартирайте измерването – продължителност според уреда и желаната точност 10 до 60 секунди.
- Разчетете резултата: основен елемент (напр. Au), легиращи метали (Ag, Cu, Pd) и следови елементи в тегловни проценти или промили.
Силни страни и граници в сравнение
| Критерий | РФА | Киселинен тест | Определяне на плътност |
|---|---|---|---|
| Безразрушителен | Да | Не (драскотина) | Да |
| Дълбочина на измерване | Повърхност (10–50 µm) | Повърхност | Пълен обем |
| Точност на пробата | ± 0,1–0,5 тегл. % | груба | косвена |
| Разпознава волфрамово ядро | Не | Не | Да (плътност) |
| Цена на уреда | висока (от ок. 5000 €) | ниска | ниска |
| Използване на място | възможно (ръчни уреди) | възможно | възможно |
Важно ограничение: РФА обхваща само близкоповърхностния слой от типично 10 до 50 микрометра. Затова една волфрамова фалшификация – златно кюлче с волфрамово ядро – може да остане неоткрита, ако златното покритие е по-дебело от дълбочината на измерване. За кюлчета над определено тегло затова се препоръчва комбинацията от РФА и ултразвукова проверка или определяне на плътност по Архимед.
Области на приложение
- Изкупуване на старо злато и златен скрап: дилърите определят пробата в рамките на разговора с клиента; калкулаторът за стойност на претопяване веднага изчислява стойността.
- Проверка на монети: инвестиционни монети като Крюгерранд или Maple Leaf могат да бъдат проверени за проба и състав на сплавта – като допълнение към проверката за автентичност на монети.
- Промишлен входящ контрол: рафинериите проверяват доре кюлчета и гранули на база стандарта LBMA Good Delivery.
- Митнически контрол: властите използват мобилни ръчни уреди, за да проверяват бързо декларирани благородни метали при пътуване.
Типове уреди
Стационарните лабораторни уреди (мощност на тръбата до 50 W, течен азот или охлаждане по Пелтие) достигат най-висока точност. Компактните ръчни уреди (пистолетна конструкция, наричани също Gun-XRF) работят на акумулатор и са готови за работа за няколко секунди – идеални за мобилно изкупуване. Специализирани уреди за проверка на монети като Sigma Metalytics използват обаче електромагнитна индукция вместо рентгеново лъчение и затова не са РФА уред, макар често да се споменават заедно.
Накратко
РФА доставя за секунди прецизно, безразрушително доказателство за пробата – но не разпознава волфрамово ядро под дебел златен слой. За максимална сигурност при по-големи кюлчета се препоръчва комбинацията с обемен метод като определянето на плътност или ултразвуковата проверка.