Röntgenspektroskopi

Röntgenspektroskopi er en gruppe analysemetoder som utnytter samspillet mellom røntgenstråler og materie for å undersøke sammensetningen og i enkelte tilfeller strukturelle egenskaper hos prøver. Hovedformålet er å fastslå hvilke elementer som finnes i en prøve og i hvilke konsentrasjoner. De mest brukte teknikkene inkluderer røntgenfluorescensspektroskopi (XRF), røntgenabsorpsjonsspektroskopi (XAS) og røntgenemisjonsspektroskopi (XES).

XRF måler karakteristiske røntgenstråler som frigjøres når atomer i prøven blir utsatt for høyenergetisk røntgenstråling. Dette gir rask, ofte ikke-destruktiv, identifikasjon og kvantitative analyser av mange elementer. XRF finnes i energidispersiv konfigurasjon (EDX/XRF) og bølgelengdedispersiv konfigurasjon (WDX/XRF).

XAS undersøker hvordan røntgenstråler absorberes når de passerer gjennom et materiale. Metoden gir informasjon om oksidasjonstilstand, lokalt miljø rundt atomet og avstander til nabosoner. Innen XAS skiller man ofte mellom XANES (nær kanten) og EXAFS (utvidet område), som gir detaljer om elektronisk miljø og koordinasjon.

Røntgenemisjonsspektroskopi (XES) analyserer de røntgenstrålene som utløses av prøven etter stimulering, og kan gi supplerende informasjon om kjemisk tilstand og elektronfordeling.

Instrumenteringen omfatter en røntgenkilde (røntgenrør eller synkrotron), elementer for energireduksjon og forskjellige detektorer som Si-PIN eller Silicon Drift Detectors. Kalibrering og matrisejustering er viktig for kvantitativ analyse.

Anvendelser inkluderer materialvitenskap, geologi, miljøovervåkning, arkeologi og industriell kvalitetskontroll. Begrensninger innebærer prøvetaking og prøvestørrelse, matriseeffekter og varierende deteksjonsgrenser for enkelte elementer.