Analisi in fluorescenza a raggi X (XRF)
Anche: XRF, Fluorescenza a raggi X, X-ray fluorescence
Metodo di analisi non distruttivo che, tramite radiazione a raggi X, determina con precisione la composizione elementare di metalli preziosi e leghe.
L'analisi in fluorescenza a raggi X (XRF) – nota a livello internazionale come X-ray fluorescence – è oggi considerata il riferimento della determinazione non distruttiva del titolo. Rivenditori, raffinerie e autorità doganali la impiegano per verificare in pochi secondi la reale composizione elementare di lingotti e monete, senza danneggiare o fondere il pezzo.
Principio di funzionamento
Un apparecchio XRF irradia la superficie del campione con radiazione a raggi X ad alta energia (radiazione X primaria). Questa energia porta gli elettroni degli orbitali atomici interni in uno stato eccitato; ricadendo nello stato fondamentale, gli atomi emettono una radiazione secondaria o di fluorescenza caratteristica. Ogni elemento possiede una firma energetica univoca – il rilevatore dell'apparecchio misura l'intensità e l'energia di questa radiazione e ne calcola le concentrazioni elementari.
Radiazione X primaria → Eccitazione degli elettroni
→ Emissione di radiazione di fluorescenza (specifica dell'elemento)
→ Il rilevatore misura energia e intensità
→ Il software calcola il titolo in ‰ o carati
Tipico svolgimento della misura
- Calibrare l'apparecchio (il produttore fornisce standard di riferimento certificati).
- Appoggiare il pezzo sull'apertura di misura; la superficie deve essere piana e pulita.
- Avviare la misura – durata a seconda dell'apparecchio e della precisione desiderata, da 10 a 60 secondi.
- Leggere il risultato: elemento principale (ad es. Au), metalli di lega (Ag, Cu, Pd) ed elementi in traccia in percentuale di peso o in millesimi.
Punti di forza e limiti a confronto
| Criterio | XRF | Prova all'acido | Determinazione della densità |
|---|---|---|---|
| Non distruttiva | Sì | No (graffio) | Sì |
| Profondità di misura | Superficie (10–50 µm) | Superficie | Volume intero |
| Precisione sul titolo | ± 0,1–0,5 % in peso | grossolana | indiretta |
| Rileva nucleo di tungsteno | No | No | Sì (densità) |
| Costo dell'apparecchio | alto (da ca. 5 000 €) | basso | basso |
| Impiego sul campo | possibile (apparecchi portatili) | possibile | possibile |
Limite importante: l'XRF rileva solo lo strato superficiale, tipicamente di 10-50 micrometri. Una contraffazione al tungsteno – un lingotto d'oro con nucleo di tungsteno – può quindi restare non rilevata se il rivestimento d'oro è più spesso della profondità di misura. Per i lingotti oltre un certo peso si raccomanda perciò la combinazione di XRF e prova a ultrasuoni o la determinazione della densità secondo Archimede.
Ambiti di impiego
- Acquisto di oro usato e rottami d'oro: i rivenditori determinano il titolo durante il colloquio con il cliente; il calcolatore del valore di fusione converte subito il valore.
- Verifica delle monete: monete bullion come Krugerrand o Maple Leaf possono essere verificate su titolo e composizione della lega – a complemento della verifica di autenticità delle monete.
- Controllo industriale in accettazione merce: le raffinerie verificano lingotti Doré e granulato sulla base dello standard LBMA Good Delivery.
- Controllo doganale: le autorità impiegano apparecchi portatili mobili per verificare rapidamente i metalli preziosi dichiarati nel traffico viaggiatori.
Tipi di apparecchi
Gli apparecchi da laboratorio fissi (potenza del tubo fino a 50 W, azoto liquido o raffreddamento Peltier) raggiungono la massima precisione. Gli apparecchi portatili compatti (a forma di pistola, detti anche gun-XRF) sono alimentati a batteria e pronti all'uso in pochi secondi – ideali per l'acquisto mobile. Apparecchi specializzati per la verifica delle monete come il Sigma Metalytics usano invece l'induzione elettromagnetica anziché i raggi X e non sono perciò apparecchi XRF, benché vengano spesso nominati insieme.
In breve
L'XRF fornisce in pochi secondi una prova precisa e non distruttiva del titolo – non rileva però un nucleo di tungsteno sotto uno spesso strato d'oro. Per la massima sicurezza sui lingotti più grandi si raccomanda la combinazione con un metodo volumetrico come la determinazione della densità o la prova a ultrasuoni.