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Riga 1: La '''spettrofotometria XRF''' (''X-ray fluorescence'') è una tecnica di analisi non distruttiva che permette di conoscere la composizione [[elemento chimico\|elementale]] di un campione attraverso lo studio della radiazione di fluorescenza X caratteristica. Tale radiazione è emessa dagli atomi del campione in seguito a [[ionizzazione]], che si ottiene tipicamente irraggiando il campione con [[raggi X]] e [[raggi gamma\|gamma]] ad alta energia; effetti analoghi si hanno utilizzando fasci di ioni (in questo caso si parla di analisi [[PIXE]]). La '''spettrofotometria XRF''' è una tecnica [[analisi chimica\|analitica]] basata sull'emissione di luce di [[fluorescenza]] da un campione esposto ai [[raggi X]] (la sigla è l'acronimo dell'espressione [[lingua inglese\|inglese]] ''X-Ray Fluroescence'') E' ampiamente utilizzata in [[chimica analitica]], [[biologia]], [[medicina]], [[fisica dell'atmosfera]], [[metallurgia]], studio dei [[beni culturali]]. Quando una sorgente di eccitazione di raggi X primari proveniente da un tubo X o da un [[radioisotopo]] colpisce un bersaglio campione, i [[raggi X]] possono essere o assorbiti dall'[[atomo]] o diffusi attraverso la materia. Il processo nel quale un raggio X è assorbito dall'atomo con trasferimento di tutta la sua energia ad un [[elettrone]] dello strato più interno è detto [[effetto fotoelettrico]]. ==Principi fisici== Durante questo processo, se la radiazione X ha sufficiente energia, gli elettroni sono strappati dagli strati più interni, creando delle lacune. Queste lacune rappresentano una condizione instabile per l'atomo. Affinché l'atomo ritorni stabile, è necessario che gli elettroni degli strati più esterni saltino su quelli più interni in modo da colmare la lacuna creatasi per effetto della radiazione X. Nel processo di riarrangiamento degli elettroni viene emessa una radiazione X caratteristica la cui energia è la differenza tra le due energie di legame dei rispettivi strati. ~~La radiazione X emessa prodotta da tale processo è detta ''Radiazione di fluorescenza X'' o ''XRF''.~~ [[File:X-ray fluorescence simple figure.svg\|thumb\|340px\|'''Fluorescenza X''': il fotone incidente (verde) promuove un elettrone ad uno stato di energia maggiore. La lacuna viene colmata da un altro elettrone, che libera energia attraverso un fotone di fluorescenza (rosso).]] La rivelazione e l'analisi della radiazione X emessa consentono di determinare la presenza e la [[concentrazione]] di diversi [[:categoria:elementi chimici\|elementi]] in un campione. Nella maggior parte dei casi le [[transizioni elettroniche]] riguardano gli strati K e L. ~~Uno [[spettro X]] tipico di un campione irradiato mostrerà diversi picchi di diverse intensità.~~ Quando un atomo del campione è esposto a radiazione incidente di energia opportuna vi è una certa probabilità che un elettrone, inizialmente in uno stato di energia <math>E_1</math> sia da esso strappato producendo una lacuna; questo fenomeno è noto come [[effetto fotoelettrico]]. Il sistema viene a trovarsi in una condizione fuori equilibrio, che può essere ristabilito quando un altro elettrone di energia <math>E_2>E_1</math> sostituisce il posto lasciato vuoto liberando un fotone di energia <math>E=E_2-E_1</math>. Non tutte le transizioni tra stati elettronici sono ammesse, ma solo quelle che soddisfano le [[regola di selezione\|regole di selezione]] previste dalla [[meccanica quantistica]]. Il termine [[fluorescenza]] si riferisce al fatto che in seguito all'irraggiamento si ottiene una riemissione di radiazione con lunghezza d'onda maggiore di quella incidente. ~~Le frequenze dei raggi X caratteristici di ciascun elemento sono indicati come K, L, M, N in funzione degli strati dai quali sono generati.~~ [[File:CharacteristicRadiation.svg\|thumb\|290px\|right\|Denominazione degli stati elettronici e delle righe di emissione.]] Dallo studio dell'ombra del corpo radio-opaco proiettata su di una superficie piana, ad esempio una [[lastra radiografica]], si possono ricavare numerose informazioni circa la struttura interna del corpo altrimenti inaccessibile. <br> La radiazione di fluorescenza emessa da un elemento chimico presenta uno spettro caratteristico con [[linea spettrale\|righe]] ad energie note e tabulate, che dipendono dal suo spettro di livelli energetici e che lo rendono in linea di principio riconoscibile da ogni altro elemento. I livelli energetici atomici sono indicati con la notazione tradizionale, associando alle shell le lettere ''K, L, M...'' partendo dalla più interna verso la più esterna. Le righe d'emissione si indicano con la lettera della shell verso la quale si compie la transizione. Per distinguere le righe della stessa famiglia si assegnano le lettere dell'alfabeto greco <math>\alpha</math>, <math>\beta</math>, <math>\gamma</math>''...'' in ordine di energia decrescente (es. la riga <math>L_{\alpha}</math> è la meno energetica tra le righe corrispondenti alle transizioni verso la shell ''L''). Nel contesto delle applicazioni industriali delle tecniche radiografiche per [[controlli non distruttivi]] le immagini vengono acquisite in forma digitale mediante [[telecamera\|telecamere]] di tipo particolare. Le immagini radiografiche acquisite mediante telecamera vengono rappresentate all'interno della memoria del [[computer]] sotto forma di [[matrice\|matrici numeriche]]; ciascuno dei sensori della telecamera effettua un conteggio del numero di [[fotoni]] incidenti su di esso nell'unità di tempo e restituisce poi il risultato sotto forma di livello di grigio del [[pixel]] corrispondente. Le energie generalmente utilizzate (decine di [[elettronvolt\|KeV]]) coinvolgono quasi esclusivamente gli elettroni di core. Questo aspetto giustifica la non distruttività della tecnica, che non altera i [[legame chimico\|legami chimici]], e il carattere prettamente elementale dell'analisi sul campione. L'immagine acquisita, una volta trasferita e salvata in forma di matrice numerica rappresentata in livelli di grigio, può essere elaborata al fine di estrarre il suo contenuto informativo. Gli algoritmi utilizzati per l'analisi dell'immagine sono estremamente vari (sogliature, [[filtri numerici]], [[trasformata di Fourier]], ecc.) e cambiano in funzione del tipo di immagine e delle informazioni cui si è interessati. ~~Il metodo XRF è usato per misurare la composizione elementare di materiali grazie alla rapidità della misura e alla possibilità di mantenere integro il campione.~~ ==Analisi XRF quantitativa== Dall'esame della [[fluorescenza X caratteristica]] emessa dagli atomi si identificano con sicurezza gli elementi chimici. L'aspetto significativo degli spettri X di emissione degli atomi è che essi variano con grande regolarità in funzione del numero atomico, come ben mostrato da [[Moseley]]. In genere, vengono rilevati tutti gli elementi chimici aventi [[peso atomico]] superiore o uguale a quello del [[sodio]]. ~~La caratteristica principale delle analisi per spettrometria a raggi X è quella di non essere distruttiva.~~ Questo metodo di indagine ha avuto un grande impulso con l'introduzione dei i [[rivelatori a stato solido]], soprattutto a partire dagli anni '70.

Spettrofotometria XRF: differenze tra le versioni