Wie können die Bestandteile eines unbekannten Materials wie eines Meteoriten bestimmt werden? Die Röntgenfluoreszenzanalyse kann verwendet werden, um eine Fülle von Elementen zu identifizieren, indem Proben mit Röntgenstrahlen bestrahlt und das von ihnen emittierte Spektrum analysiert werden, wodurch viele Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden.
Aus diesem Grund wurde die Röntgenfluoreszenzanalyse verwendet, um toxische Schwermetallgehalte im Boden nachzuweisen. Gegenwärtige Methoden der Röntgenfluoreszenzanalyse benötigen etwa 10 Minuten, um Elemente genau zu identifizieren, daher sind neue Methoden erwünscht, die große Mengen messen oder schnell mehrere Messungen unbekannter Materialien durchführen können.
Eine gemeinsame Forschungsgruppe mit Dr. Tsugufumi Matsuyama, Professor Kouichi Tsuji und Masanori Nakae, einem Masterstudenten im zweiten Jahr an der Osaka Metropolitan University Graduate School of Engineering, und Forschern der Japan Atomic Energy Agency hat eine neue Methode entwickelt Anwenden der Bayes’schen Schätzung auf die Röntgenfluoreszenzanalyse.
Der Gruppe gelang es, die Messzeit eines Röntgenfluoreszenz-Spektrums pro Messpunkt von sieben Sekunden auf drei Sekunden zu reduzieren – und damit die benötigte Zeit um vier Sekunden zu reduzieren, um Analyseergebnisse zu erhalten, die sich nicht wesentlich von den Spektren einer Glasmessung unterscheiden Standardprobe für eine Stunde.
Wenn Sie beispielsweise eine Elementverteilung erstellen, können je nach Probe bis zu 10.000 Messungen auf einer kleinen Fläche durchgeführt werden. Eine Verkürzung der Messzeit pro Punkt um vier Sekunden kann also die Gesamtmesszeit um 40.000 Sekunden verkürzen – was etwa 11 Stunden entspricht – und gleichzeitig eine Elementverteilung erzeugen.
Dr. Matsuyama erklärte: „Wir haben analytische Chemie und Informatik erfolgreich integriert, indem wir die angewandte Bayessche Inferenz in die Röntgenfluoreszenzanalyse eingesetzt haben. Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob es möglich ist, diese Methode zum Nachweis von Spurenmengen von Elementen zu verwenden. Wenn wir können Um eine schnelle Elementaranalyse zerstörungsfrei durchzuführen, ohne die Probe berühren zu müssen, könnte diese Technik in vielen Bereichen beliebt sein, z. B. bei der Analyse von Industrieprodukten oder Abfallmaterialien, die auf Förderbändern transportiert werden, und bei der Überwachung laufender chemischer Reaktionen.
Die Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopyon am 1. Dezember 2022.
Mehr Informationen:
Tsugufumi Matsuyama et al, Spektrumvorhersage in der Röntgenfluoreszenzanalyse unter Verwendung der Bayes’schen Schätzung, Spectrochimica Acta Teil B: Atomspektroskopie (2022). DOI: 10.1016/j.sab.2022.106593
Bereitgestellt von der Osaka Metropolitan University