Rentgenová fluorescence

Předmět je ozařován paprsky X nebo gama paprsky[2], které nabijí elektrony ve vnitřním obalu atomů nacházejících se v povrchové vrstvě zkoumaného materiálu a vytvoří tzv. fotoefekt. Tedy paprsky X způsobí přesun elektronů do vnější části obalu a následovný rychlý návrat zpět do vnitřní vrstvy. K interakci RF s hmotou dochází fotoelektrickým a Comptonovým jevem nebo vznikem elektron – pozitronového páru. Tento rychlý proces vyžaduje určité procento energie, která je rovna diferenci energie mezi vnitřními elektronovými vrstvami atomu z každého prvku zkoumané části předmětu. Tato fluorescenční energie rentgenových paprsků je měřena a její hodnota je posléze porovnávána s hodnotami charakteristickými pro jednotlivé prvky, které se mohou nalézat ve vzorku.[1] Elektrony mohou deexcitovat kaskádovitě, takže se může objevit spektrum různých fotonů (absorpční hrany) a právě toto fluorescenční spektrum se používá k identifikaci atomu.

Velikost těchto tzv. charakteristických rentgenových paprsků může být měřena dvěma způsoby závislými na vlnovém rozpětí. Jedná se o metodu disperzní vlnové délky XRF a metodu disperzní energie XRF. První, tzv. WO XRF, není vhodná pro užití v archeologické vědě z důvodu jejího destruktivního charakteru. V měření energie vlnové délky dochází k difrakci aminokrystalů, a proto je nutná forma zkoumaného materiálu: stlačený prášek či skelný pelet. Druhá metoda je hojně využívaná archeology díky její rychlosti a nepoškozování artefaktu. Energické hodnoty paprsků jsou měřeny polovodičovým detektorem. Přístroje používané v EO FRX metodě dokáží být tak přesné, že je možno analyzovat i velmi malou část povrchu či vnitřku materiálu kvalitativně i kvantitativně. Nedochází tedy k většímu poškození předmětu.[3]

Pro XRF analýzy je nutná jen velmi malá (řády milimetrů) tloušťka odebraného vzorku u „lehkých“ materiálů, jako je sklo a keramika. Naopak ale u kovů se rapidně prohlubuje. U analýzy kovů je doporučeno odstranit všechny koroze a nejlépe zkoumat neporušený, čistý vzorek získaný vrtem.[1]

Právě rentgenová disfrakce je hlavní metodou při podrobnějším strukturovaném zkoumání pevných těles objektů, jenž se nachází například v půdě. Ale existují i další metody jako například tzv. aktivační analýza a ty, jež pracují na principu emisí charakteristického záření. Tedy aktivační analýza s nabitými částicemi, neutronová aktivační analýza a analýza emisí vyvolanými těžce nabitými částicemi a spousta dalších – všechny ale pracují na principu ionizovaného záření.[4]

Metoda je vhodná pro identifikaci typů slitin, nejhojnějších prvků v keramice, hornin, skla, glazury a různých pigmentů, velmi rychlá a nevyžaduje žádné velké přípravy vzorku, kromě vyčištění povrchu.

• Seriál o detektivní chemii v brožuře KSICHTu