Correcciones del efecto de matriz en espectrometría de fluorescencia de rayos X
La fluorescencia de rayos X tiene un gran apoyo importante en los efectos de matriz, que deben corregirse para obtener resultados cuantitativos precisos. Se debe a que el efecto de absorción como a las mejoras, que dan la consecuencia la absorción de la matriz emitiendo la fluorescencia en las regiones de los rayos X. Los instrumentos, especialmente analizadores portátiles de rayos X de dispersión de energía diseñados en el uso por parte del personal no técnico; que contiene un software que usa algoritmos generales que aplican correcciones de efecto de matriz apropiadas sin la participación del usuario. Aunque sea de uso muy práctico, en el contexto oculta los pasos necesarios para obtener resultados cuantitativos precisos. Los efectos de matrices son corregidos usando análisis y medición de las matrices en datos junto a un modelo de factor de influencia.
En el concepto de curva de calibración para la química analítica cuantitativa. Con ayuda de unas curvas conocidas como graficas de ley de Beer, refleja la absorción con respecto a la concentración. Las curvas de calibración no solo miden las absorciones sino también datos de fluorescencia, cromatografía y espectrometría de masas. Además que la señal medida es directamente proporcional a la concentración del analito de interés y la relación lineal se mantiene en una amplia gama de concentraciones.
Fluorescencia en Rayos X
El uso de fluorescencia de rayos X se ha vuelto más práctico con la comercialización de analizadores XRF portátiles que utilizan tubos de rayos X en lugar de fuentes de radioisótopos. Estos instrumentos se pueden usar en distintos campos y análisis cuánticos. Los equipos son diseñados para el personal con una buena experiencia en la técnica en química analítica; el uso de estos instrumentos es una buena oportunidad para advertir sobre los peligros de depender demasiado de los algoritmos de identificación y cuantificación. Los cuales no son seguros para los usuarios quienes utilizan instrumentos especializados en rayos X.
La fluorescencia de rayos X se utiliza para determinar los analitos en matrices donde presenta la absorción y se emite fluorescencia a los fotones de rayos X en condiciones experimentales. La absorción y la fluorescencia de la matriz en algunas ocasiones puede afectar la fluorescencia en medida del analito, por lo que el XRF a menudo está sujeto a efectos de matriz significativos. Se debe contabilizar los efectos de la matriz incluyen la dilución de la muestra, el uso de estándares de matriz emparejada o el método de adición de estándares.
¿Cómo se corrigen los efectos de la matriz?
Se han realizado métodos matemáticos para corregir los efectos de la matriz observados en XRF.Los modelos permiten tener resultados cuantitativos o semicuantitativos sin la necesidad de ejecutar estándares de calibración específicos del método o realizar adiciones de estándares. Algunas de las muestras como los metales se analizan con parámetros fundamentales, mientras que las matrices más ligeras, como los suelos, se analizan de forma más apropiada con un método que utiliza la normalización de Compton.
Actualmente se implementa un modelo donde se corrige el efecto de matriz observado en el análisis XRF de una mezcla binaria de polvos metálicos. Los elementos de la mezcla son detectables mediante XRF, y la recopilación de la respuesta fluorescente de los elementos permite que la señal del elemento de matriz se utilice para corregir la señal del elemento analito. Ayuda mucho en la cuestión de reconocimiento de efectos de matrices además de mostrar las correcciones. Las mezclas deben contener elementos binarios, pero tiene un mejor resultado al usar elementos metálicos.
En los espectros de rayos X, en el análisis de datos se deja en manos del software, por lo que puede ser un desafío tener acceso a los datos para los cálculos de corrección de la matriz. El procedimiento para adquirir el acceso a los datos será específico del instrumento, utilizando un modo empírico que permite al usuario generar una curva de calibración para uno o más elementos usando estándares.
Métodos
Para la elaboración de los estándares se usan polvos de estaño, cromo, cobre y níquel de alta pureza. En la preparación se considera una concentración de 0 al 100% para cada una de las mezclas binarias. Luego se colocan en copas de muestras del XRF selladas con un anillo junto a una cinta de Mylar, para finalizar se agitaron para buscar lo homogenización de la mezcla.
Las mediciones se realizaron en un analizador Innov-X Alpha 4000 del banco de pruebas. Luego se recopilan las muestras según el criterio del método del experimento, que pueden varias según el objetivo del laboratorio para tener un mejor análisis en modo de medición empírica. Los datos de una recopilación de las señales de interés se registran desde el instrumento y se usa en el análisis de datos, en programas de conteo o estadísticos.
Riesgos
Los metales pueden llegar a ser peligrosos según las especificaciones del elemento, por lo que se debe evitar el contacto y la inhalación de los polvos metálicos. Por ejemplo, con el níquel, que tiene la capacidad de generar células cancerígenas para la persona. Otro riesgo al momento de arreglar el efecto es la exposición de los rayos X, debe de tener niveles muy bajos, sobre todo provenientes de su fuente por lo que en el instrumento de uso se debe implementar una configuración donde cierre el haz mientras se da el soporte con una tapa equipada con un enclavamiento de seguridad. Las regulaciones sobre el uso de equipos de rayos X variarán de un estado a otro, pero es típico que se requiera el registro del instrumento en la agencia gubernamental correspondiente. (1).
Bowers, C. (2019). Matrix Effect Corrections in X-Ray Fluorescence Spectrometry. Journal of Chemical Education, 96(11), 2597–2599.
