Rentgenska fluorescenčna analiza (XRF)
Tudi: XRF, RFA, Rentgenska fluorescenca, X-ray fluorescence
Nedestruktivna analizna metoda, ki z rentgenskimi žarki natančno določi elementno sestavo plemenitih kovin in zlitin.
Rentgenska fluorescenčna analiza (XRF) – mednarodno znana kot X-ray fluorescence – danes velja za zlati standard nedestruktivnega določanja čistosti. Trgovci, talilnice in carinski organi jo uporabljajo za preverjanje dejanske elementne sestave palic in kovancev v nekaj sekundah, ne da bi kos poškodovali ali pretalili.
Načelo delovanja
Naprava XRF obseva površino vzorca z visokoenergijskimi rentgenskimi žarki (primarno rentgensko sevanje). Ta energija vzbudi elektrone v notranji atomski lupini; ob vračanju v osnovno stanje atomi oddajajo značilno sekundarno ali fluorescenčno sevanje. Vsak element ima enolični energijski podpis – detektor naprave meri intenziteto in energijo tega sevanja ter iz tega izračuna koncentracije elementov.
Primarno rentgensko sevanje → vzbujanje elektronov
→ oddaja fluorescenčnega sevanja (specifično za element)
→ detektor meri energijo in intenziteto
→ programska oprema izračuna čistost v ‰ ali karatih
Značilen potek merjenja
- Umerite napravo (proizvajalec zagotovi certificirane referenčne standarde).
- Preizkušanec položite na merilno odprtino; površina mora biti ravna in čista.
- Zaženite meritev – trajanje glede na napravo in želeno natančnost 10 do 60 sekund.
- Odčitajte rezultat: glavni element (npr. Au), legirne kovine (Ag, Cu, Pd) in sledne elemente v masnih odstotkih ali promilih.
Prednosti in omejitve v primerjavi
| Merilo | XRF | Kislinski test | Določanje gostote |
|---|---|---|---|
| Nedestruktivno | da | ne (praska) | da |
| Globina merjenja | površina (10–50 µm) | površina | celoten volumen |
| Natančnost čistosti | ± 0,1–0,5 mas. % | groba | posredna |
| Zazna volframovo jedro | ne | ne | da (gostota) |
| Stroški naprave | visoki (od pribl. 5.000 €) | nizki | nizki |
| Uporaba na terenu | mogoča (ročne naprave) | mogoča | mogoča |
Pomembna omejitev: XRF zajame le površinsko plast, značilno debeline od 10 do 50 mikrometrov. Volframov ponaredek – zlata palica z volframovim jedrom – lahko zato ostane neodkrit, če je zlata prevleka debelejša od globine merjenja. Za palice od določene teže naprej se zato priporoča kombinacija XRF in ultrazvočnega preverjanja ali določanja gostote po Arhimedu.
Področja uporabe
- Odkup starega in lomljenega zlata: trgovci ugotovijo čistost med pogovorom s stranko; kalkulator talilne vrednosti vrednost takoj pretvori.
- Preverjanje kovancev: naložbene kovance, kot sta krugerrand ali maple leaf, je mogoče preveriti glede čistosti in sestave zlitine – kot dopolnitev preverjanja pristnosti kovancev.
- Industrijska vhodna kontrola blaga: talilnice preverjajo palice doré in granulat na podlagi standarda LBMA Good Delivery.
- Carinski nadzor: organi uporabljajo mobilne ročne naprave, da v potniškem prometu hitro preverijo prijavljene plemenite kovine.
Tipi naprav
Stacionarne laboratorijske naprave (moč cevi do 50 W, tekoči dušik ali Peltierjevo hlajenje) dosegajo najvišjo natančnost. Kompaktne ročne naprave (v obliki pištole, imenovane tudi gun XRF) delujejo na akumulator in so pripravljene za uporabo v nekaj sekundah – idealne za mobilni odkup. Specializirane naprave za preverjanje kovancev, kot je Sigma Metalytics, nasprotno uporabljajo elektromagnetno indukcijo namesto rentgenskega sevanja in zato niso naprava XRF, čeprav se pogosto omenjajo v isti sapi.
Na kratko
XRF v nekaj sekundah zagotovi natančen, nedestruktiven dokaz čistosti – vendar ne zazna volframovega jedra pod debelo zlato plastjo. Za največjo varnost pri večjih palicah se priporoča kombinacija z volumetrično metodo, kot je določanje gostote ali ultrazvočno preverjanje.