Paket berfitur lengkap untuk analisis XRF unsur kuantitatif.
Paket ini adalah paket perangkat lunak untuk analisis XRF kuantitatif. Analisis XRF parameter fundamental (FP) mengubah intensitas puncak menjadi konsentrasi elemen atau ketebalan film yang sesuai. Paket ini memproses spektrum sinar-X mentah yang diukur dengan detektor Amptek dan prosesor pulsa untuk memperoleh (1) intensitas puncak elemen (intensitas puncak yang sesuai dengan setiap elemen) dan (2) konsentrasi elemen atau ketebalan film.
Keunikan
Menggunakan metode parameter fundamental
Analisis dengan dan tanpa standar referensi
Analisis cairan dan film tipis
Analisis hingga 40 elemen secara bersamaan
Kompatibel dengan semua detektor Amptek (Si-PIN, SDD, CdTe), tabung sinar-X dan elektronik
Mode otomatis untuk analisis berkelanjutan atau berkala
Penyesuaian Puncak CdTe
Analisis non-destruktif
Aplikasi
Analisis fluoresensi sinar-X
Analisis Lapisan Tipis
Analisis RoHS/WEEE
Pendidikan dan Penelitian
Seni dan Arkeologi
Manajemen proses teknologi
Tabung sinar-X

XR100CR dan mini-X untuk analisis XRF.
Pengenalan dan prinsip kerja
Paket ini adalah paket perangkat lunak untuk analisis XRF kuantitatif. Analisis XRF Parameter Fundamental (FP) mengubah intensitas puncak unsur menjadi konsentrasi unsur atau ketebalan lapisan. Paket ini memproses spektrum sinar-X mentah yang diukur dengan detektor Amptek dan prosesor pulsa untuk memperoleh (1) intensitas puncak unsur (intensitas puncak yang sesuai dengan setiap unsur) dan (2) konsentrasi unsur atau ketebalan lapisan.

Gambar 2. Sketsa mengilustrasikan aliran data ke dalam penganalisa XRF.
Setelah sistem dipasang, dikalibrasi, dan spektrum diperoleh, analisis XRF dimulai:
Pemrosesan spektrum mengoreksi spektrum untuk puncak hasil, puncak jumlah, puncak latar belakang, Compton, hamburan balik, dan efek lainnya. Ia juga mengoreksi redaman di jendela Berilium dan lapisan yang tidak sensitif terhadap detektor, serta efisiensi detektor. Puncak didekati menggunakan model teoritis atau dengan mengukur respons detektor dan dapat dilakukan menggunakan sapuan spektral linear atau nonlinier. Berbagai opsi pemrosesan memungkinkan perangkat lunak disesuaikan dengan detektor/spektrometer dan aplikasi tertentu.
Analisis kuantitatif, langkah di mana konsentrasi unsur atau ketebalan lapisan dihitung dari intensitas puncak yang sesuai, dapat dilakukan dengan atau tanpa menggunakan standar untuk kalibrasi parameter analitis. Dalam analisis bebas standar, semua parameter ditentukan berdasarkan persamaan teoritis, basis data parameter fundamental, dan pemodelan geometri pengukuran yang akurat. Pengukuran bebas standar dimungkinkan untuk struktur sederhana atau sampel lapisan tipis satu lapis ketika ketebalan lapisan tidak diketahui. Dalam analisis berbasis standar, parameter fundamental diturunkan dari respons terukur untuk setiap unsur. Hasil analitis yang paling akurat diperoleh saat menggunakan standar dengan kemiripan dengan material yang diukur. Pengukuran "koefisien hamburan" dapat digunakan untuk memperkirakan fraksi sampel yang terdiri dari material Z rendah yang tidak dapat diukur dengan analisis XRF.
Perangkat lunak ini menyertakan sejumlah besar variabel yang dapat disesuaikan oleh pengguna agar sesuai dengan kondisi eksperimen dan mengoptimalkan pemrosesan.

Gambar 3. Jendela program utama. Menampilkan elemen tabel dengan berbagai parameter dan konsentrasi.

Tabel 1. Hasil yang diperoleh menggunakan paket perangkat lunak analisis XRF untuk dua paduan baja. Data dikumpulkan menggunakan detektor Amptek XR100-SDD, prosesor pulsa PX5, detektor Amptek mini-X dengan tabung sinar-X, dan pelat pemasangan Amptek MP1.
Hingga 40 unsur dapat dianalisis sebagai unsur dan/atau senyawa tersendiri. Unsur yang belum dianalisis dapat ditentukan secara stoikiometris berdasarkan ikatan dengan unsur yang dianalisis (misalnya oksida dan karbonat). Unsur dapat dianalisis dalam satu atau lebih senyawa dalam satu analisis. Satu senyawa (atau unsur) dapat dianalisis dengan berbagai cara. Sejumlah senyawa (atau unsur) dapat "difiksasi". Misalnya, larutan, pengikat, dan/atau kristal terhidrasi dapat dianalisis dengan cara ini.
Semua volume dan sampel film tipis satu lapis (tidak didukung) dapat dianalisis menggunakan sampel standar dan metode parameter dasar. Perangkat lunak tambahan tersedia untuk pemrosesan simultan sampel multilapis (hingga 6 lapis) dan material film tipis menggunakan metode parameter dasar (untuk informasi lebih rinci, silakan hubungi spesialis Technoanalitpribor).
Modul ini mencakup analisis variasi. Pertama, metode parameter fundamental dapat dipilih untuk analisis kuantitatif. Modul ini memecahkan serangkaian persamaan nonlinier yang menghubungkan intensitas puncak sinar-X dengan konsentrasi unsur-unsur dalam sampel. Persamaan ini mencakup koreksi untuk redaman dan penyerapan dalam sampel, kemunculan sinar-X sekunder dalam sampel, redaman di jendela dan udara, tabung spektrum hamburan, dll. Kedua, FP dengan sebaran indeks dapat dipilih. Opsi ini direkomendasikan ketika sampel mengandung sejumlah besar bahan Z rendah, seperti plastik. Estimasi dilakukan untuk bagian sampel yang tidak dianalisis dengan membandingkan unsur-unsur analit yang diketahui dengan rasio C/R yang diukur dan menetapkan nomor atom rata-rata untuk unsur-unsur yang tersisa. Ketiga, metode kuadrat terkecil sederhana dapat dipilih. Ini adalah metode empiris yang tidak menggunakan semua informasi tentang spektrum. Sebaliknya, metode ini bergantung pada koefisien kalibrasi sederhana dan mengasumsikan bahwa intensitas garis tertentu bergantung secara linier pada konsentrasi.
Bila lebih dari satu eksitasi digunakan, setidaknya satu elemen untuk setiap kondisi harus dikalibrasi. Kalibrasi dapat dilakukan dengan menggunakan sampel standar apa pun (misalnya elemen murni). Satu atau lebih sampel standar dapat digunakan untuk kalibrasi. Bila beberapa elemen dikalibrasi dan beberapa tidak, maka untuk yang terakhir, faktor kalibrasi yang diperoleh dari kelompok pertama dapat digunakan.
Ketebalan sampel dapat ditentukan atau dihitung. Dalam hal perhitungan, analisis tidak dapat dilakukan tanpa sampel standar. Beberapa cara dapat dilakukan untuk mengukur ketebalan dan kepadatan. Kepadatan dapat dihitung secara teoritis atau ditentukan dalam kasus perhitungan ketebalan linier. Komposisi sampel dapat mencapai sepersejuta persen.
Metode parameter fundamental memungkinkan kalibrasi tanpa sampel standar. Semua parameter yang menggambarkan spektrum tabung sinar-X, filtrasi, redaman di udara, redaman di jendela berilium dan lapisan mati detektor, redaman dan amplifikasi dalam sampel, dll. dihitung berdasarkan model fisik yang dibangun berdasarkan data yang dimasukkan oleh pengguna dalam program. Lebih mudah digunakan daripada analisis dengan sampel standar, tetapi parameternya bersifat perkiraan. Hal ini disebabkan oleh perkiraan yang melekat pada model fisik dan data yang dimasukkan oleh pengguna.
Dengan metode parameter fundamental, seseorang juga dapat memilih apakah akan mengkalibrasi parameternya menggunakan satu atau lebih sampel standar. Kalibrasi sangat disarankan dan akan menghasilkan hasil yang jauh lebih akurat. Satu sampel standar umum dapat digunakan, yaitu satu bagian material yang mengandung semua elemen yang akan dianalisis nanti. Misalnya, "material referensi standar" baja tahan karat dapat digunakan dan kemudian analisis yang sangat akurat dari baja paduan lainnya dapat diamati. Kalibrasi dapat dilakukan menggunakan sampel standar yang berbeda untuk setiap elemen.
Beberapa jenis analisis tidak dapat dilakukan tanpa standar acuan, yaitu diperlukan kalibrasi terhadap standar acuan. Misalnya, analisis kuadrat terkecil tidak dapat dilakukan tanpa standar acuan. Jika kepadatan sampel (yaitu mg/cm2) dihitung, analisis tidak dapat dilakukan tanpa standar acuan.
Baik tabung sinar-X maupun sumber isotop dapat digunakan. Untuk tabung sinar-X, paket perangkat lunak dapat memodelkan refleksi dan transmisi sinar-X menggunakan model Pell atau Ebel, atau menggunakan spektrum yang disediakan sumber untuk simulasi sumber polikromatik penuh. Anoda, jendela, dan filter dapat ditentukan. Jendela tabung dapat berupa komposisi apa pun (misalnya BeO atau kaca). Elemen apa pun dapat dipilih untuk anoda, serta sudut emisi. Energi dapat bervariasi dari 3 hingga 60 kV. Dukungan diberikan termasuk efisiensi transfer berkas menggunakan, misalnya, optik polikapiler yang ditempatkan di antara sumber dan sampel. Isotop radioaktif dapat digunakan menggunakan berkas sumber yang menjelaskan rasio garis relatif. Untuk eksitasi sekunder target, eksitasi monokromatik diasumsikan.
Amptek memasok semua parameter untuk tabung sinar-X mini-X dan perlengkapan filternya. Jika tabung dari pemasok lain digunakan, pelanggan harus mencari sendiri parameternya.
Isotop radioaktif dapat digunakan dengan menggunakan berkas sumber yang menggambarkan rasio garis relatif. Untuk eksitasi sekunder target, eksitasi monokromatik diasumsikan.
Berbagai detektor (Si-PIN, SDD, CdTe, Si (Li) dan Ge) dan jendela dapat disimulasikan sepenuhnya. Program ini menyediakan fasilitas bagi pengguna untuk memasukkan semua parameter yang diperlukan (misalnya ketebalan, luas, lapisan mati, dll.) yang terkait dengan detektor dan jendela ini. Pemrosesan spektral CdTe mencakup beberapa perubahan signifikan dalam prosedur pemrosesan. Untuk informasi lebih lanjut tentang analisis detektor CdTe, lihat halaman ini.
Amptek memasok semua parameter detektor seri XR100, termasuk XR100-SDD, XR100CR untuk SiPIN, dan XR100-CdTe. Jika detektor dari pemasok lain digunakan, pelanggan harus menemukan parameter kritisnya.
Geometri sistem yang lengkap dapat ditentukan termasuk laju sampel dan sudut lepas landas, jarak sumber ke optik dan/atau sumber ke sampel, jarak sampel ke detektor, dan faktor lingkungan. Amptek menyediakan semua parameter dalam pelat pemasangan MP1, untuk digunakan dengan mini-X dan XR100/X-123.

Gambar 4. Definisi geometri sudut.

Gambar 5. Saat menggunakan dudukan pelat MP1, lihat diagram ini dan tabel di bawah. Jarak dari tepi pelat sampel harus 0,375 inci (1 cm) agar berada di titik persimpangan detektor dan tabung sinar-X. Semua dimensi dalam sentimeter (cm).
Tabel 2. Saat menggunakan pelat pemasangan MP1 dengan perangkat lunak XRF-FP, masukkan nilai-nilai ini dalam dialog Pengaturan Geometri.
Meliputi koreksi penyerapan penuh dan lapisan fluoresensi sekunder baik tebal maupun tipis. Semua kemungkinan arah dipertimbangkan untuk eksitasi dan fluoresensi. Analisis dapat dilakukan untuk semua unsur dari H hingga Fm, menggunakan garis K, L, dan M dalam rentang energi dari 0,1 keV hingga 60 keV.
Dengan menggunakan puncak-puncak yang diketahui dalam spektrum, perangkat lunak menghitung penguatan efektif (ev/saluran) dan offset (pergeseran nol) untuk spektrometer. Faktor-faktor ini diterapkan pada spektrum berikutnya sebelum pemrosesan spektrum lainnya. Kalibrasi dapat ditentukan dalam perangkat lunak XRF-FP atau dalam perangkat lunak ADMCA. XRF-FP dapat secara otomatis mengimpor kalibrasi ADMCA.
Modul penghilangan latar belakang menggunakan penyaringan berulang untuk mengisolasi puncak, sehingga meninggalkan latar belakang spektral yang sedikit berbeda. Latar belakang ini dihilangkan dari spektrum asli, sehingga menyisakan puncak.
Modul pengurangan kosong digunakan untuk menghilangkan puncak akibat gangguan atau kontaminasi lingkungan. Puncak ini bukan disebabkan oleh material dalam sampel tetapi oleh spektrometer, seperti Ar di udara atau dalam filter Al atau Pb dalam perlindungan pengguna. Modul ini mengurangi spektrum yang diperoleh dari material referensi "putih", yaitu material tanpa elemen untuk dianalisis.

Gambar 6. Spektrum latar belakang asli sebelum penghapusan.

Gambar 7. Spektrum dan latar belakang yang diproses. Kurva biru menghilangkan latar belakang.
Menghapus, sesuai pilihan pengguna, baik puncak pelepasan detektor maupun puncak penjumlahan (kluster). Puncak pelepasan modul menggunakan fungsi internal untuk memperkirakan fraksi kejadian sinar-x (di atas tepi K) yang akan menghasilkan sinar-x K yang dapat terlepas dari sisi depan atau belakang detektor. Termasuk opsi untuk Si dan CdTe.

Gambar 8. Plot menunjukkan spektrum keluaran tabung sinar-X tungsten (W) yang diambil dari detektor CdTe setelah diproses untuk menghilangkan peristiwa lepas. Jejak abu-abu menunjukkan spektrum asli. Jejak hijau menggambarkan peristiwa lepas dalam spektrum asli. Peristiwa lepas dikurangi dari spektrum asli ini, kemudian energi yang benar dihitung (dengan menambahkan energi yang lepas). Garis merah menunjukkan peristiwa lepas yang dikoreksi, yang kemudian dijumlahkan dengan jejak abu-abu. Jejak hitam gelap menunjukkan hasil akhir pemrosesan dengan peristiwa di saluran yang benar.
Jumlah penghalusan Gaussian 1:02:01 yang ditentukan dapat diterapkan pada spektrum.
Modul ini beroperasi pada spektrum yang diproses untuk mengekstrak intensitas puncak bersih untuk elemen yang dipilih. Modul ini mencakup beberapa opsi. Pertama, area puncak dihitung menggunakan salah satu dari tiga metode: (1) integrasi puncak sederhana pada wilayah minat yang tetap, (2) kecocokan Gaussian pada puncak menggunakan basis data rasio garis dan energi puncak yang diketahui, dll. dan (3) dekonvolusi tautan, yang menggunakan profil tersimpan untuk setiap elemen untuk menyesuaikan puncak. Kedua, kecocokan spektrum dapat dilakukan menggunakan pendekatan linier atau nonlinier. Keduanya menggunakan metode kuadrat terkecil. Dalam kecocokan linier, rasio puncak, energi, dan lebar ditetapkan. Metode ini umumnya sangat cepat. Dalam kecocokan nonlinier, parameter ini dapat bervariasi dalam batasan tertentu. Metode ini jauh lebih intensif secara komputasi.
Semua kekuatan garis dan resolusi yang diperlukan dihitung secara otomatis dari garis analit yang ditentukan. Penyesuaian puncak Gaussian dapat dilakukan dengan pendekatan kuadrat terkecil linier atau nonlinier. Pendekatan terakhir memungkinkan perubahan terbatas pada posisi puncak, rasio garis dalam seri, dan lebar puncak dari titik awal nominalnya.
Selain menghitung intensitas unsur, program ini secara otomatis menghitung estimasi ketidakpastian dan nilai latar belakang, yang memungkinkan perhitungan ketidakpastian dan batas deteksi minimum (MDL) dilakukan selama analisis FP.

Ada dua pilihan:
Dengan aplikasi Amptek ADMCA, pengguna dapat secara otomatis menandai puncak (transformasi) untuk analisis. Jika elemen pustaka yang sesuai dimuat ke dalam perangkat lunak ADMCA, puncak yang ditandai akan dikaitkan dengan elemen tersebut. Elemen yang sesuai dapat secara otomatis diimpor ke dalam tabel elemen XRF-FP.
Dengan menggunakan antarmuka RFA-FP dengan Spectra-X, program ini menganalisis spektrum dan menetapkan elemen dan garis yang paling mungkin untuk setiap elemen yang puncaknya telah ditentukan, lalu mengumpulkan daftar lengkap elemen yang mungkin dalam spektrum.
Bahasa Inggris MLSQ
Kalibrasi menggunakan metode parameter fundamental dilakukan menggunakan beberapa jalur standar dan berbagai model regresi tambahan untuk menyempurnakan koefisien kalibrasi FP.
Jendela spektrum
Selain ADMCA, modul Spectra-X menampilkan spektrum yang diperoleh atau diproses. Hingga 8 spektrum dapat dibandingkan. Penanda KLM untuk identifikasi puncak dan berbagai alat lainnya tersedia untuk menambahkan teks dan garis ke layar.

Gbr. 11. Tampilan Spectra-X yang menunjukkan penanda unsur.
Hanya ada dua langkah dalam metode parameter non-primer (FP) XRF. Langkah pertama adalah mengkalibrasi fungsi respons untuk setiap elemen dari satu atau lebih standar (yang disebut langkah "Kalibrasi"). Langkah kedua adalah menyiapkan sampel analisis dari material tertentu menggunakan faktor kalibrasi yang disimpan sebelumnya, dan algoritme FP yang diberikan definisi sampel (yaitu, jumlah lapisan, dan elemen mana yang berada di lapisan mana).
Program ini akan mendukung analisis massa dan ketebalan lapisan tunggal atau gabungan hingga 40 elemen, yang dihitung sebagai elemen dan/atau senyawa. Hingga 4 atau lebih "kondisi" eksitasi diperbolehkan dalam suatu analisis. Setiap kondisi menggambarkan analisis terpisah, dan dapat didefinisikan secara bebas dengan kombinasi kondisi eksperimen apa pun, seperti kV, tabung anoda, filter, filter detektor, lingkungan (udara, vakum, He) dan waktu akuisisi. Hal ini memungkinkan analis untuk mengevaluasi beberapa elemen dengan satu kondisi dan yang lainnya secara berbeda, sehingga setiap analisis dapat dioptimalkan untuk elemen atau kelompok elemen tertentu. Selain itu, langkah-langkah pemrosesan spektrum dapat didefinisikan secara bebas, dan semua bagian dari kode pengaturan dinyatakan.
Perangkat lunak analisis FP akan mendukung skema kalibrasi standar tunggal atau ganda, atau analisis tanpa standar sama sekali jika parameter tabung, detektor, lingkungan, dan geometri diketahui. Standar kalibrasi harus ditransfer satu per satu dan penggabungan informasi kalibrasi standar ditangani secara internal. Setelah setiap langkah kalibrasi, serangkaian faktor kalibrasi dan informasi terkait untuk setiap elemen yang ditentukan dikembalikan, yang dapat segera digunakan jika hanya satu standar yang diterapkan. Saat menggunakan beberapa standar kalibrasi, semua faktor akan digabungkan menjadi satu set, dan set akhir ini kemudian tersedia untuk analisis kuantitatif berikutnya.
Ketebalan lapisan harus ditetapkan untuk analisis tanpa standar. Hasil dapat dinormalisasi ke nilai apa pun, dan harus dinormalisasi untuk analisis tanpa standar atau saat ketebalan lapisan dihitung. Elemen (atau senyawa) dapat dihitung, ditetapkan, atau ditentukan berdasarkan perbedaan. Elemen dapat ditentukan secara stoikiometri dari rumus senyawa. Hasil komposisi dapat dihitung dalam satuan W%, atau per menit, dan untuk lapisan tipis, satuan seperti ug/cm2 dan mg/cm2 digunakan untuk ketebalan massa. Yang terakhir dapat dikonversi menjadi ketebalan (mikron, mikroinci, nm, dll.) jika kerapatannya diketahui. Kerapatan dapat dimasukkan atau dihitung secara teoritis.
Semua kalkulasi FP yang relevan dilakukan baik dalam proses kalibrasi maupun secara kuantitatif menggunakan kalkulasi berdasarkan persamaan Sherman. Spektrum tabung yang diperlukan untuk kalkulasi fluoresensi langsung dapat disediakan oleh pengguna atau dihitung dari model bawaan (Ebel, Pella et al.). Spektrum tabung ini dapat dikonvolusikan dengan fungsi transfer eksperimental untuk memperoleh spektrum tabung yang diharapkan melewati suatu optik seperti bundel polikapiler. Keberadaan jalur udara juga akan dihitung dari parameter geometri input untuk jalur sumber dan detektor. Filter elemen tunggal juga dapat disisipkan di antara tabung dan sampel atau antara sampel dan detektor, dan perangkat lunak dapat mengakomodasi keduanya.
Parameter detektor (jendela, ketebalan, area, dll.) juga akan digunakan untuk menghitung berbagai efek penyerapan dan efisiensi ketika sinar-x melewati jendela dan disimpan dalam bahan detektor. Ini hanya benar-benar diperlukan ketika melakukan analisis bebas standar, tetapi perhitungan selalu dilakukan dengan cara ini untuk konsistensi, dan untuk memfasilitasi perbandingan faktor kalibrasi antara elemen. Jika teori itu sempurna, semua faktor kalibrasi akan memiliki nilai yang sama. Dalam praktiknya, perbedaannya harus relatif kecil, terutama jika dibandingkan dengan faktor-faktor yang tidak sepenuhnya mengimbangi efisiensi detektor. Biasanya ketika mengkalibrasi elemen yang semuanya menggunakan seri garis yang sama (misalnya K), koefisien variasinya kecil (<30%), tetapi sering kali lebih besar ketika mengkalibrasi dari garis campuran (misalnya K dan L) karena sulit untuk membuat perhitungan absolut yang menggabungkan informasi seri garis (misalnya hasil fluoresensi).
Tidak perlu mengumpulkan elemen murni untuk analisis spektrum FP, karena tidak diperlukan rasio langsung untuk intensitas elemen. Perhitungan dilakukan dengan cara ini agar lebih mudah melakukan analisis tanpa standar. Tentu saja, seseorang dapat menggunakan standar elemen murni jika diinginkan, dan kalibrasi FP penuh dapat dilakukan dengan cara ini, tanpa menggunakan standar "tipe" apa pun. Ini berguna jika analis tidak memiliki standar tipe yang tersedia.
Baik efek fluoresensi langsung maupun sekunder diperhitungkan dalam perhitungan FP. Dalam basis data FP disertakan semua parameter yang diperlukan untuk menghitung atau mengingat koefisien penyerapan, hasil fluoresensi, faktor lompatan, transisi Coster-Kronig, garis energi, rasio garis, probabilitas transisi, dll.
Program ini terdiri dari jendela program utama yang menyediakan antarmuka bagi pengguna. Program ini berjalan pada PC standar (Windows XP dan yang lebih baru) dengan memori RAM minimal 256 MB. Perangkat lunak RFA-FP sepenuhnya kompatibel dan terintegrasi dengan perangkat lunak tampilan dan akuisisi Amptek ADMCA. Program ini juga dapat langsung mengendalikan semua perangkat elektronik Amptek untuk menyediakan operasi otomatis/berulang/berkelanjutan.
Spektrometer X-123
Detektor Mini-X dengan Kontrol USB
Perangkat lunak untuk analisis XRF
Pelat pemasangan MP1