Incontri di Fisica ottobre 2007 LNF/INFN

Presentazione sul tema: "Incontri di Fisica ottobre 2007 LNF/INFN"— Transcript della presentazione:

1 Incontri di Fisica 2007 1-3 ottobre 2007 LNF/INFN
Analisi di Fluorescenza a Raggi X (XRF) Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

2 Fasi generali di un’indagine diagnostica
Incontri di fisica Fasi generali di un’indagine diagnostica Ispezione: per es. per mezzo di radiazione elettromagnetica Valutazione: confronto con un modello Manufatto Rivelatore Sorgente Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

3 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 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

4 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
Esempi di analisi ND Tecniche fotografiche speciali Riflettografia IR Radiografia XRF Tomografia Gammagrafia Termografia Olografia Ultrasuoni Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

5 Analisi non distruttiva che impiega radiazione X
Incontri di fisica Analisi non distruttiva che impiega radiazione X XRF Radiografia Tomografia Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

6 Produzione di RX d.d.p 1-60 kV Corrente:Qualche centinaio di mA
Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

7 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
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 interne producendo 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)

8 Analisi di fluorescenza a Raggi X (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 area pari 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)

9 Analisi di fluorescenza a Raggi X (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)

10 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
Applicazioni Analisi di: Dipinti Manufatti metallici Manufatti ceramici Smalti Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

11 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)

12 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
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)

13 Schema della strumentazione
Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

14 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)

15 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
Policapillari Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

16 Geometria della misura
Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

17 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
Spettro di una Ceramica a Vernice Nera (IV sec. a.C. scavi di Pratica di Mare) Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

18 Applicazione recente Informazione Materiale lapideo Affreschi
Analisi quantitativa degli inquinanti S (0.1% min) e Cl Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)

19 Analisi di fluorescenza a Raggi X (XRF)
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)