Réflexion totaleFluorescence des rayons X(TXRF) est une technique d'analyse des éléments de surface couramment utilisée pour analyser les particules, les résidus et les impuretés sur des surfaces lisses.

TXRF est essentiellement un dispersif d'énergieFRX technologie avec une géométrie de réflexion spéciale. Le faisceau incident frôle le porte-échantillon plat et l'angle rasant est inférieur à l'angle critique de réflexion externe totale des rayons X, ce qui fait que la plupart des photons du faisceau excité se reflètent sur cette surface. L'échantillon est généralement une substance trace très fine déposée sur un support et observée sous un très petit angle.

Le TXRF peut être divisé en :

1. Analyse chimique : L'échantillon est généralement soumis à un traitement chimique, notamment suspension, dissolution, minéralisation, préconcentration et séparation.

2. Microanalyse : analyse d'une petite quantité d'échantillons (généralement un petit nombre de particules). À cet égard, TXRF est un outil important dans des domaines tels que l’archéologie et la médecine légale.

3. Analyse de surface : TXRF fournit une analyse instantanée de la composition chimique des surfaces planes.

1. phénomène de réflexion

Les rayons X, comme toute autre onde électromagnétique, se propagent le long d’une trajectoire rectiligne dans n’importe quel milieu uniforme (transparent). Cependant, si leFaisceau de rayons Xatteint la surface limite du deuxième milieu pendant la propagation, il s'écartera de la direction d'origine. La nature de cette déviation dépend de l'énergie du photon, de la nature du milieu constituant l'interface, et de l'angle de la lumière incidente. Dans certaines conditions, le faisceau lumineux peut être divisé, c'est-à-dire qu'une partie est réfléchie dans le premier milieu et le reste est réfracté dans le deuxième milieu.

1. Phénomène de réflexion totale

Contrairement aux propriétés des photons de lumière visible, parRayons X, tout milieu a une densité inférieure à celle du vide et tout solide a une densité optique inférieure à celle de l'air, ce qui provoque la polarisation du faisceau réfracté vers l'interface. Dans cette logique, on peut voir qu’il existe un angle critique minimum α1 = αcrit comme condition pour que la réfraction se produise. Pour des angles α1 inférieurs à αcrit, aucun faisceau lumineux ne peut être réfracté dans l'interface du milieu 2 comme un miroir idéal qui réfléchit complètement le faisceau lumineux incident vers le milieu 1, phénomène appelé réflexion totale.

2. Angle critique en réflexion totale

Conclusion:

（1）Un photon d'une énergie donnée n'est entièrement réfléchi qu'à une certaine incidence rasante, c'est-à-dire à un angle critique.

(2) Un réflecteur réglé à un angle spécifique ne reflétera qu'une partie des photons d'un faisceau multicolore, c'est-à-dire ceux dont l'énergie répond aux conditions de réflexion totale.

3. Réflexion totale du filtre passe-bas

Puisque l’angle de réflexion totale dépend de l’énergie du photon, le faisceau spectral d’excitation peut être modifié en utilisant cet effet. En éliminant les photons de haute énergie du spectre d'excitation, leur contribution au fond spectral mesuré peut être minimisée, obtenant ainsi de meilleures limites de détection.

De cette façon, la réflexion totale peut être utilisée pour"filtrer"photons avec des énergies supérieures à une valeur donnée dans les rayons X en lumière blanche.

2. Paramètres TXRF de base

Généralement, les spectromètres TXRF se déclinent en plusieurs modèles différents, mais pour une utilisation générale en laboratoire, ils sont généralement basés sur l'utilisation de tubes à rayons X. Le faisceau collimaté multicolore d'un appareil conventionnelTube à rayons X est redirigé par le premier réflecteur, provoquant une modification du spectre principal. Pour la plupart des applications, un bloc de verre de quartz plat et poli suffit pour agir comme un filtre passe-bas afin d'éliminer les photons de haute énergie (c'est-à-dire la troncature) dans le spectre continu du Bremsstrahlung. Alternativement, le premier réflecteur peut être remplacé par un dispositif de type monochromateur. Certaines structures monocristallines ou multicouches peuvent jouer le rôle de réflecteurs de Bragg.

Seul le faisceau réfléchi là-dessus"modificateur spectral"est autorisé à frapper le porte-échantillon selon une incidence rasante à un angle inférieur à celui qui garantit une réflexion complète de l'énergie d'excitation principale. Le porte-échantillon peut contenir un échantillon de matériau ou il peut s'agir de l'objet lui-même en cours d'analyse.

Le rayonnement X généré par l'échantillon est ensuite analysé par un détecteur solide à dispersion d'énergie, généralement un détecteur Si (Li). La section efficace de diffusion étant minimale à 90°, le détecteur est généralement installé dans le plan de sa fenêtre incidente parallèle à l'échantillon, minimisant ainsi le fond de diffusion du spectre. La distance par rapport à l'échantillon est réduite à environ 1 mm pour garantir que le rayonnement fluorescent est détecté dans un grand angle solide. Les signaux mesurés sont triés par amplitude d'intensité (proportionnelle à l'énergie du rayon X) dans un analyseur multicanal pour obtenir un spectre dispersif en énergie.

三、TXRF à des fins d'analyse des traces

TXRF est une technique d’analyse multi-éléments flexible et économique.Il peut être utilisé comme outil analytique pour les échantillons traces, tels que les petites particules déposées sur le porte-échantillon.Il a été appliqué efficacement à l’analyse des traces d’éléments dans divers domaines de l’analyse de l’horloge.En raison de l'amélioration du rapport signal/bruit, la limite de détection de l'instrument se situe généralement dans la plage pg ou ng/mL.La couche d'échantillon étant très fine,analyse quantitativen'est pas sensible à l'influence de la matrice (aucune correction des effets d'atténuation ou d'amélioration n'est requise)