Энергодисперсионная рентгенофлуоресцентная спектрометрия (ЭД-РФА) — один из наиболее универсальных и распространённых инструментальных методов неразрушающего количественного и качественного анализа элементов в твёрдых, порошковых, жидких и плёночных образцах. Метод основан на регистрации характеристического рентгеновского излучения, возникающего при возбуждении атомов исследуемого материала первичным рентгеновским пучком.
При поглощении энергии рентгеновского излучения происходит ионизация внутренних электронных оболочек атомов, после чего свободные вакансии замещаются электронами внешних слоёв. Этот процесс сопровождается испусканием рентгеновских квантов строго определённой энергии, уникальной для каждого элемента. Анализ энергий и интенсивностей зарегистрированного излучения позволяет определить элементный состав и концентрацию элементов в исследуемом объекте.
Основными узлами ЭД-РФ-спектрометра являются:
• рентгеновская трубка, служащая источником возбуждающего излучения;
• оптическая система, формирующая и ограничивающая пучок;
• энергодисперсионный детектор (как правило, полупроводниковый SDD-детектор), обеспечивающий регистрацию энергии и интенсивности флуоресцентных квантов;
• электроника и программное обеспечение для обработки спектра и количественного анализа.
Метод является многокомпонентным: в одном измерении можно определить десятки элементов от Na–Mg до U, в зависимости от аппаратной конфигурации. Объекты анализа — твёрдые материалы (металлы, сплавы, руды, керамика, катализаторы), порошки, фильтры, нефтепродукты, жидкости и растворы, а также тонкие плёнки.
Количественное определение основано либо на эмпирических градуировках, связывающих интенсивность характеристических линий с концентрацией элементов, либо на фундаментальных параметрах (FP-метод), позволяющих проводить анализ без измерений стандартов.
Энергодисперсионные спектрометры имеют широкие диапазоны обнаружения: от десятков ppm до нескольких процентов по массе в зависимости от матрицы, энергии линии и условий возбуждения. В отличие от волноводисперсионных систем, ЭД-РФ-спектрометры более компактны, не требуют движущихся кристаллических аналайзеров и обеспечивают одновременно быстрое получение полного спектра.
Для повышения чувствительности к лёгким элементам (Na, Mg, Al, Si) и улучшения отношения сигнал/шум применяют различные варианты вакуумной камеры или гелиевой продувки. Для анализа жидкостей используют специальные кюветы с полимерными окнами, прозрачными для низкоэнергетического излучения.
Современные ЭД-РФ-приборы позволяют проводить как лабораторный высокоточный анализ, так и оперативный экспресс-контроль — от стационарных моделей до переносных спектрометров. Метод широко применяется в металлургии, контроле качества сырья, геологии, экологии, нефтехимии, производстве электроники и исследовательских работах.