EDX-8100 - Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer

Význam tématu

Analytická metoda rentgenové fluorescenční spektrometrie (XRF) nachází široké uplatnění pro necílové i cílené stanovení prvkového složení vzorků bez destrukce materiálu. Moderní přístroje s technologií SDD detektoru zvyšují citlivost, rychlost měření a rozlišovací schopnost a umožňují analýzu širokého rozsahu prvků, včetně ultra­lehkých. Tato metoda je klíčová pro průmyslovou kontrolu kvality, environmentální monitorování, farmaceutický výzkum, potravinářskou bezpečnost či archeometrické aplikace.

Cíle a přehled studie/článku

Předložený dokument představuje nový spektrometr EDX-8100 od Shimadzu, který využívá energii rozptýlených rentgenových paprsků s detektorem SDD. Text popisuje princip generování fluorescenčních rentgenů, konstrukci přístroje, hlavní charakteristiky a vylepšení oproti předchozím modelům (EDX-720). Dále jsou předvedeny příklady aplikací na různorodých vzorcích a dostupné doplňky ke zvýšení flexibility a automatizace měření.

Použitá metodika a instrumentace

Princip: Záření rentgenky excituje atomy vzorku, které emitují charakteristické fluorescenční rentgeny. Kvalitativní určení na základě vlnových délek, kvantitativní analýza z intenzity příslušných píků.

Instrumentace:

• Rentgenka s rhodiovým cílem, napětí 4–50 kV, proud 1–1000 μA
• Detektor: chladicí elektronický SDD bez nutnosti kapalného dusíku
• Optika: automatické spínání primárních filtrů (5 typů), čtyřstupňové kolimátory (0,3–10 mm)
• Atmosféra měření: vzduch, vakuum nebo heliová náhrada; volitelné jednotky vakuového měření a heliového proplachu
• Vzorkovač: komora pro vzorky do rozměru 300×275×100 mm, volitelný 12pozicový automatický turret
• Software PCEDX Navi a PCEDX Pro pro nastavení podmínek, řízené způsoby kvantifikace (kalibrační křivka, FP metody, background FP), funkce automatického vyvažování, porovnání s knihovnou
• Volitelné moduly: screening RoHS/Halogen/Antimon, EDXIR-Analysis software pro integrovanou organickou a prvkovou identifikaci, držák EDXIR-Holder pro společné měření EDX a FTIR

Hlavní výsledky a diskuse

Nový detektor SDD a optimalizované optické uspořádání přinesly následující vylepšení oproti EDX-720:

• Citlivost zlepšená 1,5–5× při celém rozsahu prvků, nižší detekční meze v řádu ppm
• Rychlost: až 10× kratší doba měření při zachování přesnosti díky vysoké hustotě počtu fotonů
• Energetické rozlišení ostrých píků minimalizuje překryvy a zvyšuje spolehlivost
• Možnost analýzy prvků C–U ve vzduchu, v heliu či ve vakuu, včetně měření ultralehkých prvků (C, O, F) s ultra­tenkým oknem detektoru
• Eliminace nutnosti kapalného dusíku snižuje provozní náklady a zvyšuje komfort
• Rozšířená automatizace: výměna filtrů, přepínání kolimátorů, volitelné turretové měření, přímá integrace s PC softwarovým prostředím
• Rozšířené kvantifikační funkce: FP metoda, film-FP, background-FP pro malé organické vzorky, korekce spoluelementů, automatické vyvažování
• Příklady aplikací: analýza cementu bez standardních vzorků, rozlišení přírodních a syntetických drahokamů (rubíny), identifikace kontaminantů v potravinách a plastech, stanovení stopových prvků v biopočítačích

Přínosy a praktické využití metody

EDX-8100 nabízí:

• Rychlý screening nebezpečných prvků (RoHS, ELV, halogeny, antimon)
• Kontrolu kvality kovů, slitin, keramiky, skla, polymerů
• Měření tloušťky povlaků a filmů
• Monitorování životního prostředí: půda, popel, prachové filtry
• Farmaceutický průmysl: rezidua katalyzátorů, nečistoty API
• Potravinářství a zemědělství: prvkové přídavky, sledování minerálů
• Archeologie: analýza artefaktů, šperků, drahokamů

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směřování se zaměří na miniaturizaci a přenosná zařízení, pokročilou automatizaci a robotizaci vzorkování, integraci s umělou inteligencí pro interpretaci spekter, cloudové zpracování dávek dat a kombinaci se spektrometry jiných typů pro komplexní vícemódové analýzy.

Závěr

EDX-8100 představuje vysoce výkonné a univerzální řešení XRF analýzy s vynikající citlivostí, rychlostí a rozlišovací schopností. Díky modulární konstrukci a bohatému softwarovému vybavení odpovídá nárokům moderních laboratoří a průmyslu na efektivní, spolehlivé a neinvazivní stanovení prvkového složení.

Reference

• Shimadzu Corporation: EDX-8100 Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer, Application Note C142-E049, 2023
• Patentové záznamy: JP No. 03921872, JP No. 60042990, JP No. 5975181