La espectroscopia de rayos X de dispersión de longitud de onda ( WDXS o WDS ) es una técnica de análisis no destructivo que se utiliza para obtener información elemental sobre una variedad de materiales midiendo rayos X característicos dentro de un rango de longitud de onda pequeño. La técnica genera un espectro en el que los picos corresponden a líneas de rayos X específicas y los elementos pueden identificarse fácilmente. WDS se utiliza principalmente en análisis químicos, espectrometría de fluorescencia de rayos X de dispersión de longitud de onda (WDXRF) , microsondas electrónicas , microscopios electrónicos de barrido y experimentos de alta precisión para probar la física atómica y del plasma.
La espectroscopia de rayos X de dispersión de longitud de onda se basa en principios conocidos sobre cómo una muestra genera los rayos X característicos y cómo se miden los rayos X.
Los rayos X se generan cuando un haz de electrones de energía suficientemente alta desaloja un electrón de un orbital interno dentro de un átomo o ion, creando un vacío. Este vacío se llena cuando un electrón de un orbital superior libera energía y cae para reemplazar al electrón desalojado. La diferencia de energía entre los dos orbitales es característica de la configuración electrónica del átomo o ion y puede usarse para identificar el átomo o ion. [1]
Según la ley de Bragg , cuando un haz de rayos X de longitud de onda "λ" incide en la superficie de un cristal en un ángulo "Θ" y el cristal tiene planos de red atómica separados por una distancia "d", entonces la interferencia constructiva dará como resultado un haz de rayos X difractados que serán emitidos desde el cristal en el ángulo "Θ" si
Esto significa que un cristal con un tamaño de red conocido desviará un haz de rayos X de un tipo específico de muestra en un ángulo predeterminado. El haz de rayos X se puede medir colocando un detector (generalmente un contador de centelleo o un contador proporcional ) en la trayectoria del haz desviado y, dado que cada elemento tiene una longitud de onda de rayos X distintiva, se pueden determinar múltiples elementos teniendo múltiples Cristales y múltiples detectores. [1]
Para mejorar la precisión, los haces de rayos X suelen colimarse mediante láminas de cobre paralelas llamadas colimador de Söller . El monocristal, la muestra y el detector se montan precisamente en un goniómetro con la distancia entre la muestra y el cristal igual a la distancia entre el cristal y el detector. Suele funcionar al vacío para reducir la absorción de radiación suave (fotones de baja energía) por el aire y así aumentar la sensibilidad para la detección y cuantificación de elementos ligeros (entre boro y oxígeno ). La técnica genera un espectro con picos correspondientes a líneas de rayos X. Esto se compara con espectros de referencia para determinar la composición elemental de la muestra. [2]
A medida que aumenta el número atómico del elemento, hay más electrones posibles en diferentes niveles de energía que pueden ser expulsados, lo que genera rayos X con diferentes longitudes de onda. Esto crea espectros con múltiples líneas, una para cada nivel de energía. El pico más grande del espectro se denomina K α , el siguiente K β , y así sucesivamente.
Las aplicaciones incluyen análisis de catalizadores, cemento, alimentos, metales, muestras de minería y minerales, petróleo, plásticos, semiconductores y madera. [3]