الانعكاس الكليمضان الأشعة السينية(TXRF) هي تقنية تحليل العناصر السطحية شائعة الاستخدام لتحليل الجزيئات والبقايا والشوائب على الأسطح الملساء.

TXRF هو في الأساس مشتت للطاقةXRF التكنولوجيا مع هندسة انعكاس خاصة. يرتطم الشعاع الساقط بحامل العينة المسطحة، وتكون زاوية الرعي أقل من الزاوية الحرجة لإجمالي انعكاس الأشعة السينية الخارجية، مما يتسبب في انعكاس معظم فوتونات الشعاع المثارة على هذا السطح. وتكون العينة عادةً عبارة عن مادة ضئيلة للغاية موضوعة على حامل ويتم عرضها بزاوية صغيرة جدًا.

يمكن تقسيم TXRF إلى:

1. التحليل الكيميائي: تخضع العينة بشكل عام للمعالجة الكيميائية، بما في ذلك التعليق والذوبان والتمعدن والتركيز المسبق والفصل

2. التحليل الدقيق: تحليل كمية صغيرة من العينات (عادة عدد صغير من الجزيئات). وفي هذا الصدد، يعد TXRF أداة مهمة في مجالات مثل علم الآثار والطب الشرعي.

3. تحليل السطح: يوفر TXRF تحليلًا فوريًا للتركيب الكيميائي للأسطح المسطحة.

1. ظاهرة الانعكاس

تنتقل الأشعة السينية، مثل أي موجة كهرومغناطيسية أخرى، على طول مسار مستقيم في أي وسط منتظم (شفاف). ومع ذلك، إذاشعاع الأشعة السينيةيضرب السطح الحدودي للوسط الثاني أثناء الانتشار، فسوف ينحرف عن الاتجاه الأصلي. وتعتمد طبيعة هذا الانحراف على طاقة الفوتون، وطبيعة الوسط الذي يشكل الواجهة، وزاوية الضوء الساقط. في ظل ظروف معينة، يمكن تقسيم شعاع الضوء، أي أن جزء منه ينعكس مرة أخرى إلى الوسط الأول، والباقي ينكسر إلى الوسط الثاني.

1. ظاهرة الانعكاس الكلي

على عكس خصائص فوتونات الضوء المرئيالأشعة السينيةأي وسط لديه كثافة أقل من الفراغ، وأي مادة صلبة لها كثافة بصرية أقل من الهواء، مما يتسبب في انحياز الشعاع المنكسر نحو الواجهة. في هذا المنطق، يمكن ملاحظة أن هناك حدًا أدنى للزاوية الحرجة α1 = αcrit كشرط لحدوث الانكسار. بالنسبة للزوايا التي تكون α1 أقل من αcrit، لا يمكن أن ينكسر أي شعاع ضوئي إلى الواجهة المتوسطة 2 مثل المرآة المثالية التي تعكس شعاع الضوء الساقط تمامًا إلى الوسط 1، وهي ظاهرة تسمى الانعكاس الكلي.

2. الزاوية الحرجة في الانعكاس الكلي

خاتمة:

(1) ينعكس الفوتون ذو الطاقة المعطاة بشكل كامل فقط عند نقطة رعي معينة، أي عند زاوية حرجة.

(2) العاكس الموضوع على زاوية محددة سوف يعكس فقط جزء من الفوتونات الصادرة عن شعاع متعدد الألوان، أي تلك التي تلبي طاقتها شروط الانعكاس الكلي.

3. الانعكاس الكلي لمرشح الترددات المنخفضة

وبما أن زاوية الانعكاس الكاملة تعتمد على طاقة الفوتون، فيمكن تعديل الشعاع الطيفي للإثارة باستخدام هذا التأثير. من خلال إزالة الفوتونات عالية الطاقة من طيف الإثارة، يمكن تقليل مساهمتها في الخلفية الطيفية المقاسة، وبالتالي تحقيق حدود كشف أفضل.

بهذه الطريقة يمكن استخدام الانعكاس الكلي"تصفية"الفوتونات ذات الطاقات الأعلى من قيمة معينة في الأشعة السينية ذات الضوء الأبيض.

2. إعدادات TXRF الأساسية

عادةً ما تأتي أجهزة قياس الطيف TXRF في عدة تصميمات مختلفة، ولكن للاستخدام العام في المختبرات، فإنها تعتمد عادةً على استخدام أنابيب الأشعة السينية. شعاع موازي متعدد الألوان من التقليديةأنبوب الأشعة السينية يتم إعادة توجيهه بواسطة العاكس الأول، مما يتسبب في تغيير الطيف الرئيسي. بالنسبة لمعظم التطبيقات، تكون كتلة زجاج الكوارتز المسطحة المصقولة كافية لتكون بمثابة مرشح تمرير منخفض لإزالة الفوتونات عالية الطاقة (أي الاقتطاع) في الطيف المستمر لـ بريمسسترالونج. وبدلاً من ذلك، يمكن استبدال العاكس الأول بجهاز يشبه جهاز أحادي اللون. يمكن لبعض الهياكل أحادية البلورة أو متعددة الطبقات أن تعمل كعاكسات براغ.

فقط شعاع ينعكس على هذا"المعدل الطيفي"يُسمح بضرب حامل العينة بطريقة حدوث الرعي بزاوية أصغر من تلك التي تضمن الانعكاس الكامل لطاقة الإثارة الرئيسية. يمكن لحامل العينة أن يحمل بعض مواد العينة، أو يمكن أن يكون الشيء الفعلي نفسه الذي يتم تحليله.

يتم بعد ذلك تحليل إشعاع الأشعة السينية المتولد من العينة بواسطة كاشف المواد الصلبة المشتتة للطاقة، وعادةً ما يكون كاشف سي (لي). نظرًا لأن المقطع العرضي للتشتت يكون في حده الأدنى عند 90 درجة، يتم تثبيت الكاشف عمومًا في مستوى النافذة العارضة الموازية للعينة، وبالتالي تقليل خلفية التشتت للطيف. يتم تقليل المسافة إلى العينة إلى حوالي 1 مم لضمان اكتشاف إشعاع الفلورة ضمن زاوية صلبة كبيرة. يتم فرز الإشارات المقاسة حسب سعة الشدة (المتناسبة مع طاقة الأشعة السينية) في محلل متعدد القنوات للحصول على طيف مشتت للطاقة.

三、TXRF لأغراض تحليل التتبع

TXRF هي تقنية تحليل متعددة العناصر مرنة واقتصادية.ويمكن استخدامه كأداة تحليلية للعينات النزرة، مثل الجزيئات الصغيرة المودعة على حامل العينة.وقد تم تطبيقه بشكل فعال لتتبع تحليل العناصر في مختلف مجالات تحليل الساعة.نظرًا لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء، يكون حد اكتشاف الأداة عادةً في نطاق ص أو نانوغرام/مل.لأن طبقة العينة رقيقة جداً،تحليل كميليس عرضة لتأثير المصفوفة (لا يلزم تصحيح تأثيرات التوهين أو التعزيز)