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Incontri di Fisica 2007 1-3 ottobre 2007 LNF/INFN - PowerPoint PPT Presentation


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Incontri di Fisica 2007 1-3 ottobre 2007 LNF/INFN. Analisi di Fluorescenza a Raggi X (XRF). Manufatto. Rivelatore. Sorgente. Fasi generali di un’indagine diagnostica. Ispezione: per es. per mezzo di radiazione elettromagnetica Valutazione: confronto con un modello. NON DISTRUTTIVE

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Incontri di fisica 2007 1 3 ottobre 2007 lnf infn
Incontri di Fisica 2007 1-3 ottobre 2007LNF/INFN

Analisi di Fluorescenza a Raggi X(XRF)

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Fasi generali di un indagine diagnostica

Manufatto

Rivelatore

Sorgente

Fasi generali di un’indagine diagnostica

  • Ispezione: per es. per mezzo di radiazione elettromagnetica

  • Valutazione: confronto con un modello

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Diagnostica tipologie d indagine

NON DISTRUTTIVE

L’oggetto NON subisce alcun tipo d’alterazione durante l’analisi

NON INVASIVE

Si opera su campioni rappresentativi, di piccolissima quantità, prelevati dall’opera

Diagnostica: tipologie d’indagine

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Esempi di analisi nd
Esempi di analisi ND

  • Tecniche fotografiche speciali

  • Riflettografia IR

  • Radiografia

  • XRF

  • Tomografia

  • Gammagrafia

  • Termografia

  • Olografia

  • Ultrasuoni

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Analisi non distruttiva che impiega radiazione x
Analisi non distruttiva che impiega radiazione X

  • XRF

  • Radiografia

  • Tomografia

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Produzione di rx

d.d.p 1-60 kV

Produzione di RX

Corrente:Qualche centinaio di mA

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Xrf in riflessione
XRF (in riflessione)

  • Un fascio di RX (energie da 0-60 keV) investe il campione

  • Trasferisce una parte della sua energia agli e- delle orbite più interneproducendo l’espulsione di un e- (effetto fotoelettrico)

  • Nell’atomo eccitato si inducono una o più transizioni elettroniche con conseguente emissione di radiazione RX di intensità ed energia legate all’abbondanza ed al tipo di elemento presente nel campione investito.

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Misure xrf
Misure XRF

Le misure sono effettuate in tempi dell’ordine di qualche centinaio di secondo, l’informazione ottenuta è relativa ad uno strato superficiale del campione (metalli frazione di qualche mm – legno qualche cm) di areapari alla dimensione del fascio incidente: da qualche mm2 ( secondo le esigenze si può diminuire tale dimensione) a qualche cm2.

  • Sorgente di RX XRF caratteristici

    • Risposta del campione

campione

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Spettro xrf
Spettro XRF

Fotoni Emessi

Il risultato dell’indagine è fornito dallo Spettro XRF: diagramma in cui il numero di fotoni X emessi da un determinato elemento è rappresentato in funzione della loro energia.

Energia Fotoni

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Applicazioni
Applicazioni

Analisi di:

  • Dipinti

  • Manufatti metallici

  • Manufatti ceramici

  • Smalti

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Informazioni
Informazioni

  • Individuazione qualitativa degli elementi chimici presenti nel campione con percentuali in peso < qualche %

  • Determinazione quantitativa, con errore di qualche percento, degli elementi chimici presenti in una lega metallica

    (limiti di rilevabilità Z>13; concentrazioni > 30 ppm)

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Apparato strumentale
Apparato strumentale

  • Sorgente raggi X (energia ≤ 60 keV)

  • Campione

  • Rivelatore a semiconduttore Si(Pin) raffreddato per effetto Peltier

  • Amplificatore di segnale analogico

  • Analizzatore multicanale MCA (convertitore analogico/digitale)

  • Sistema di acquisizione ed elaborazione dati

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Schema della strumentazione
Schema della strumentazione

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Spettrometro unisantis xmf 104
Spettrometro Unisantis XMF 104

Caratteristica principale:

L’apparato è dotato di un sistema di lenti policapillari (principio della riflessione totale multipla) di Kumakhov in grado di focalizzare il fascio di RX fino a circa 100 mm

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Policapillari
Policapillari

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Geometria della misura
Geometria della misura

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Spettro di una ceramica a vernice nera iv sec a c scavi di pratica di mare
Spettro di una Ceramica a Vernice Nera(IV sec. a.C. scavi di Pratica di Mare)

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Applicazione recente
Applicazione recente

  • Materiale lapideo

  • Affreschi

Informazione

  • Analisi quantitativa degli inquinanti S (0.1% min) e Cl

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


Limiti
Limiti

  • Non sono individuabili materiali con Z piccolo (elementi organici)

  • Non sono individuabili elementi in tracce (frazione di %)

  • Risoluzione del rivelatore (>100 eV)

Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)


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