How does X-ray fluorescence differ from traditional fluorescence microscopy?

XRF uses high-energy X-ray photons that expel tightly held electrons from inner shells, whereas traditional fluorescence microscopy uses lower-energy visible light and light-active molecules. X-ray photons are energetic enough to cause inner-shell ionization, producing characteristic fluorescent radiation unique to each element that enables elemental identification and quantification.

What happens when an X-ray photon collides with an atom in XRF?

A high-energy X-ray photon expels an electron from an inner shell of the atom. An electron from a higher-energy shell then falls into the vacancy, releasing a secondary photon proportional to the energy difference between the two shells. This emitted photon is characteristic of the specific element and forms the basis of elemental identification.

What types of samples can be analyzed using X-ray fluorescence?

XRF can be applied to biological, forensic, environmental, and art samples in various forms including powders, crystals, and liquids. The non-destructive nature of XRF makes it ideal for analyzing historical artifacts, crime scene evidence, and paleontological fossils without damaging the original material.

How are elemental maps generated in XRF analysis?

Once an elemental spectrum is collected, signals of elements of interest are isolated and measured at multiple locations across a sample through raster scanning. This pixel-by-pixel process generates images for all elements of interest, producing elemental maps that reveal the spatial distribution and concentration of specific elements within the sample.

Why is sample preparation important before XRF analysis of biological cells?

Proper sample preparation ensures cells adhere securely to the silicon nitride window and remain intact during analysis. Sterilization with UV radiation, fixation with paraformaldehyde, and careful handling prevent contamination and cell damage, enabling accurate elemental mapping and reliable identification of metals like copper, iron, and zinc within cellular structures.

What information can forensic scientists obtain from XRF analysis of gunshot residue?

Gunshot residue contains gunpowder, ignition primer, and metal from the casing and bullet. XRF identifies the elemental composition of this residue, providing information that can identify the culprit and weapon used in crime scene investigations through the characteristic metal signatures present in the residue.

How does XRF contribute to understanding paleontological specimens?

By characterizing the elemental composition of fossils using XRF, researchers gain new information about long-extinct life forms. Better-preserved samples can reveal the elemental composition of soft tissues that deteriorated millions of years ago, providing insights into ancient organisms and their biological processes.

엑스레이 형광 (XRF)

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1. 실리콘 니타드 윈도우 준비

역 핀셋을 사용하여 창을 선택합니다 (떨어지면 실리콘 질화물 창이 산산조각 날 것입니다).
창을 유리 슬라이드에 놓고 평평한 면을 위로 놓습니다.
작은 조각의 스카치 테이프를 창 의 측면에 부착하고 문화 접시의 바닥에 창문을 부착하는 데 사용합니다.
UV 방사선으로 문화 요리의 창문을 살균하십시오. 이는 UV 크로스링크 캐비닛의 자동 크로스링크 설정과 함께 수행할 수 있으며, 그 다음에는 라미나르 유동 후드의 UV 램프 아래에서 약 1시간 동안 UV 조사를 수행할 수 있습니다.

2. 멸균 실리콘 Nitride 창에 세포를 도금

약 45° 각도로 기울어진 접시를 잡습니다.
접시의 측면을 향해 파이펫으로 미디어를 추가하고 천천히 미디어로 창을 코팅하는 기울기 각도를 완화합니다.
같은 방식으로 배양 접시에 세포를 추가하고 배양합니다.
때때로 가벼운 현미경을 사용하여 세포를 관찰하여 언제 사용할 준비가 되었는지 확인합니다.

3. 셀의 고정 및 건조

라미나르 플로우 후드에서 위에서 설명한 대로 접시를 기울이면서 부드러운 포부로 미디어를 제거합니다.
PBS를 추가하여 접시 의 측면을 향해 파이프를 넣고 비스듬히 유지합니다. 천천히 PBS로 창을 코팅하는 기울기 각도를 완화.
부드러운 포부로 PBS를 제거하십시오.
접시의 측면을 향해 파이프팅하고, 비스듬히 잡고, 세포를 커버하기 위해 4 % PFA / PBS, pH 7을 추가합니다. 실온에서 20 분 동안이 솔루션을 유지하십시오.
PFA/PBS 혼합물을 제거하고 유해 물질로 폐기하십시오.
위에서 설명한 대로 PBS를 추가합니다.
3.5 및 3.6 단계를 두 번 반복합니다.
부드러운 포부로 PBS를 제거하십시오.
20mM 파이프, 200mM 자당, pH 7을 추가합니다.
부드러운 포부로 파이프/자당을 제거합니다.
2.8 및 2.9 단계를 두 번 반복합니다.
김스 와이프와 함께 창의 가장자리와 다시 들여 쓰기를 신속하게 블롯 한 다음 고무 그리드 매트와 같은 깨끗한 표면에 창을 설정하여 건조시합니다.

4. 세포의 엑스레이 형광 화상 진찰

샘플이 건조되면 가벼운 현미경을 사용하여 창에 셀의 존재를 확인합니다.
매니큐어를 사용하여 빔라인에서 제공하는 알루미늄 홀더에 창문을 고정시하십시오.
알루미늄 홀더를 운동마운트에 삽입한 다음 X선 현미경의 광학 초점지점에 배치하고, 약 45°의 각도로 시료 나노위치 단계에 장착된 X선 빔에 배치한다.
X선 현미경 기기 영역(일반적으로 납 벽으로 만든 오두막)을 종료하고 셔터를 엽니다. 나머지 단계를 원격으로 수행합니다.
존 플레이트 또는 Kirkpatrick-Baez 거울을 사용하여 단색 X선 빔(일반적으로 에너지 10keV)을 하위 미크론 스팟 크기로 집중합니다.
나노위치 샘플 단계를 사용하고, 미리 보정된 다운스트림 신틸레이터 카메라로 샘플에서 X선 빔의 위치를 보고, 샘플의 데이터를 캡처하기 위해 래스터 스캔의 적절한 폭과 높이를 결정한다.
파장 분산 실리콘 드리프트 검출기를 90°에서 사고 빔까지, 시료에서 약 3mm 이하의 파장 분산 실리콘 드리프트 검출기를 사용하여 1-2초의 거주 시간으로 테스트 스펙트럼을 수집합니다.
테스트 스펙트럼을 보고, 스캔에 적합한 거주 시간을 선택하고 관심 요소에 충분한 신호-투-노이즈를 제공합니다.
샘플의 빔 의 현물 크기보다 현저히 작지 않거나 샘플에 대한 관심 기능보다 크지 않은 스캔에 적합한 해상도를 선택합니다.
스캔을 스캔 소프트웨어에 프로그래밍하고 이미지를 수집합니다.

출처: 리디아 피니 박사 연구소 — 아르곤 국립 연구소

X선 형광은 분광 정보를 생성하는 데 사용할 수 있는 유도된 방출 방사선이다. X선 형광 현미경 검사는 금속의 유도된 형광 방출을 사용하여 공간 분포를 식별하고 정량화하는 비파괴 이미징 기술입니다.

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