Application of X-ray fluorescence for fast determination of elemental composition of substances

Abstract

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z wykorzystaniem fluorescencji rentgenowskiej do analizy jakościowej i ilościowej substancji. Opisano metodę pomiarową opartą na wspomnianym zjawisku oraz jej ograniczenia w stosowaniu, takie jak: efekt matrycy lub nakładanie się linii dyfrakcyjnych. Opisano możliwości zastosowania i wykorzystania fluorescencji rentgenowskiej w przemyśle, m.in. w hutnictwie czy przemyśle spożywczym. W dalszej części zaprezentowano opracowany w Instytucie EMAG analizator składu pierwiastkowego. Opisano jego genezę, budowę oraz możliwości identyfikacji pierwiastków. Zaprezentowano także zagadnienia związane z możliwością analizy składu substancji sypkich z wykorzystaniem opracowanego analizatora, w tym metody eliminacji efektów zakłócających. Przedstawiono również wyniki przeprowadzonych badań i pomiarów dla różnych materiałów, takich jak węgiel kamienny czy rudy metali. Sugerują one możliwość wykonywania szybkich i dość dokładnych oznaczeń parametrów jakościowych, takich jak zawartość popiołu i siarki w węglu, czy składu chemicznego rud metali (np. zawartość miedzi, wapnia, żelaza oraz cynku w rudach miedzi). Opisano perspektywy i możliwości zastosowania analizatora w aplikacjach przemysłowych.The paper presents issues related to the use of X-ray fluorescence for the qualitative and quantitative analysis of substances. It describes a method of measuring based on the mentioned phenomenon and its limitations in the application, such as matrix effects and overlapping of the diffraction lines. It also describes the applicability and use of X-ray fluorescence in the industry, including the metallurgy and food industry. In the subsequent part, it presents an analyzer of elemental composition of solids developed at the Institute EMAG. The paper describes the origin of the analyzer, its construction and the ability to identify elements. It also presents issues related to the ability to analyze the composition of solids using the developed analyzer, including the methods of elimination of distortive effects. It also presents the results of the tests and measurements for different materials, such as coal and metal ores. They suggest the ability to perform rapid and reasonably accurate measurements of quality parameters such as ash and sulfur content in coal or the chemical composition of ore (e.g. the copper, calcium, iron and zinc content in copper ores). The paper describes the prospects and possibilities of use of the analyzer in industrial applications