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.

Fluorescencja rentgenowska (XRF)

0 wyświetleń07:45 min

1. Przygotowanie okien z azotku krzemu

Użyj odwróconej pęsety, aby podnieść okienko (okienka z azotku krzemu pękną, jeśli zostaną upuszczone).
Umieść okno na szklanym szkiełku, płaską stroną do góry.
Przyklej małe kawałki taśmy klejącej do boków okna i użyj ich do przyklejenia okien do dna naczynia hodowlanego.
Sterylizuj okna w naczyniach hodowlanych promieniowaniem UV. Można to osiągnąć za pomocą ustawienia automatycznego sieciowania w szafie sieciującej UV, a następnie dalszego naświetlania UV pod lampą UV w okapie z przepływem laminarnym przez około 1 godzinę.

2. Posiewanie komórek na wysterylizowanych oknach z azotku krzemu

Trzymaj naczynie przechylone pod kątem około 45°.
Dodaj pożywkę, pipetując w kierunku boku naczynia i powoli zmniejszaj kąt nachylenia, aby pokryć okienko nośnikiem.
Dodaj komórki do naczynia hodowlanego w ten sam sposób i inkubuj.
Od czasu do czasu obserwuj komórki za pomocą mikroskopu świetlnego, aby określić, kiedy są gotowe do użycia.

3. Utrwalanie i suszenie komórek

W okapie z przepływem laminarnym wyjmij pożywkę przez delikatne zasysanie, przechylając naczynie zgodnie z powyższym opisem.
Dodaj PBS, pipetując w kierunku boku naczynia, trzymając je pod kątem. Powoli zmniejsz kąt nachylenia, aby pokryć okno PBS.
Usunąć PBS z delikatnym zasysaniem.
Pipetując w kierunku boku naczynia i trzymając je pod kątem, dodaj 4% PFA/PBS, pH 7, aby pokryć komórki. Przechowywać w tym roztworze przez 20 minut w temperaturze pokojowej.
Usuń mieszaninę PFA/PBS i zutylizuj jako materiał niebezpieczny.
Dodać PBS, pipetując zgodnie z powyższym opisem.
Powtórz kroki 3.5 i 3.6 dwukrotnie.
Usunąć PBS przez delikatne aspiracje.
Dodać 20 mM RURY, 200 mM sacharozy, pH 7.
Usunąć RURY/sacharozę przez delikatne zasysanie.
Powtórz kroki 2.8 i 2.9 dwukrotnie.
Szybko osusz krawędzie i tylne wgłębienie okna za pomocą Kimwipe, a następnie ustaw okno na czystej powierzchni, takiej jak gumowa mata kratkowa, do wyschnięcia.

4. Obrazowanie fluorescencyjne komórek za pomocą promieni rentgenowskich

Po wyschnięciu próbki sprawdź obecność komórek na oknach za pomocą mikroskopu świetlnego.
Użyj lakieru do paznokci, aby przymocować okna do aluminiowego uchwytu dostarczonego przez linię badawczą.
Włóż aluminiowy uchwyt do uchwytu kinematycznego, a następnie umieść go w miejscu ogniskowym optyki w mikroskopie rentgenowskim i pod kątem około 45° do padającej wiązki promieniowania rentgenowskiego, zamontowanej na stopniach nanopozycjonowania próbki.
Wyjdź z obszaru instrumentów mikroskopu rentgenowskiego (zwykle jest to klatka wykonana z ołowianych ścianek) i otwórz migawkę. Pozostałe kroki wykonaj zdalnie.
Używając płytki strefowej lub luster Kirkpatricka-Baeza, skoncentruj monochromatyczną wiązkę promieniowania rentgenowskiego (zwykle o energii 10 keV) do rozmiaru plamki submikronowej.
Korzystając ze stolików nanopozycjonowania próbki i wyświetlając położenie wiązki promieniowania rentgenowskiego na próbce za pomocą wstępnie skalibrowanej kamery scyntylacyjnej znajdującej się za próbką, określ odpowiednią szerokość i wysokość skanu rastrowego w celu przechwycenia danych próbki.
Za pomocą krzemowego detektora dryfu z dyspersją długości fali pod kątem 90° do wiązki padającej i w odległości około 3 mm lub mniej od próbki, zbierz widmo testowe o czasie przebywania 1-2 sek.
Przeglądając widmo testowe, wybierz odpowiedni czas przebywania dla skanowania, aby zapewnić wystarczającą ilość sygnału do szumu dla interesujących elementów.
Wybierz odpowiednią rozdzielczość skanu, taką, która nie jest znacznie mniejsza niż rozmiar plamki wiązki na próbce ani większa niż cechy będące przedmiotem zainteresowania w próbce.
Zaprogramuj skanowanie w oprogramowaniu do skanowania i zbierz obraz.