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Analytical Chemistry

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Fluorescence x (XRF)

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Fluorescence des rayons x, ou XRF, la spectroscopie est une technique analytique non destructrice qui est utilisée pour effectuer l’analyse élémentaire des échantillons à la température ambiante.

XRF peut être appliqué à un éventail d’échantillons, y compris biologiques, médecine légale, environnementaux et même oeuvres d’art. Les échantillons peuvent aussi prendre une variété de formes, telles que les poudres et cristaux liquides. En XRF, un échantillon est bombardé par un faisceau de rayons x faisant émettre des rayons secondaires x à une énergie plus faible, que l'on appelle rayonnement fluorescent.

S’il est fait référence comme une technique de fluorescence, XRF diffère de la microscopie en fluorescence traditionnels car il n’utilise pas de lumière visible de plus faible énergie ou des molécules de lumière active.

Cette vidéo va introduire les bases de la XRF et montrent comment collecter des cartes élémentaires d’un échantillon biologique.

Quand un photon d’énergie suffisante entre en collision avec un atome, l’énergie est absorbée, excitant l’un des électrons coquille externe. Lorsque l’électron se détendra, il émet un photon secondaire, généralement d’énergie plus faible. Ce processus est connu comme la fluorescence. Contrairement aux photons de faible énergie, comme ceux utilisés dans la microscopie de fluorescence, les photons des rayons x sont assez énergiques pour expulser complètement électrons étroitement tenues d’une coque intérieure. Un électron d’une coquille d’énergie plus élevée puis tombera dans le poste vacant. Un photon proportionnel à la différence d’énergie entre les deux coques est libéré. Chaque élément émet un ensemble unique de photons, ou spectre, qui peut être utilisé pour identifier l’élément et déterminer la quantité présente. Ce phénomène est connu comme la fluorescence des rayons x.

Une fois un spectre élémentaire a été recueilli, les signaux des éléments d’intérêt peuvent être isolés. Les mesures peuvent être prises sur plusieurs sites à travers un échantillon, générant une image, un pixel à la fois. Ce processus est appelé raster scanning. Images de tous les éléments d’intérêt peuvent être générés par la suite. Ces cartes élémentaires fournissent des informations précieuses sur l’échantillon. Avec une compréhension de XRF, vous êtes maintenant prêt à préparer un échantillon de cellules biologiques pour produire des cartes élémentaires.

Pour commencer, tout d’abord préparer et stériliser une fenêtre de nitrure de silicium, qui tiendra l’échantillon en place pour l’analyse. Soyez prudent, car ils sont très fragiles. Orienter la fenêtre afin qu’il soit côté plat vers le haut. Puis placer la fenêtre dans une boîte de Pétri, et il respecte le plat à l’aide de petits morceaux de ruban adhésif.

Enfin, stériliser la fenêtre de nitrure de silicium avec un rayonnement UV pour 1 heure.

Maintenant que la fenêtre a été stérilisée, l’échantillon peut être fixée à celle-ci. Tout d’abord, tenez la boîte de Petri à angle et ajouter des éléments multimédias sur le côté du plat. Lentement, soulager l’inclinaison pour enrober la fenêtre. Ajouter des cellules à la capsule de la même manière et incuber.

Régulièrement observer les cellules au microscope léger jusqu'à ce qu’ils sont prêts à l’emploi.

Dans une hotte à flux laminaire, aspirez doucement les médias du plat.

Ensuite, rincer les cellules avec une solution saline tamponnée au phosphate pour enlever l’excès médiatique.

Aspirer le PBS et fixer les cellules avec du paraformaldéhyde. Après 20 min, retirer le mélange et jeter parmi les déchets dangereux.

Supprimer la fenêtre de la capsule et rapidement les bords de la tache et mise en retrait de la fenêtre avec un Kimwipe. Définir la fenêtre sur une surface propre pour sécher.

Une fois que l’échantillon est sec, vérifiez la présence de cellules sur la fenêtre avec un microscope optique.

À l’aide de vernis à ongles transparent, fixer la fenêtre pour un support en aluminium.

Insérez le porte-échantillon dans la fixation de l’instrument, puis placer le support sur scène de positionnement des microscopes à rayons x.

Placer la fenêtre de l’échantillon au point focal de l’optique du microscope à rayons x, avec un angle de 45 degrés au faisceau incident.

Sortir de la zone de l’instrument et effectuer les étapes restantes à distance afin de minimiser l’exposition aux rayons x.

Ouvrir l’obturateur et permet de concentrer le faisceau de rayons x monochromatique jusqu'à une taille de tache sous micromètre optique.

La position de la tache peut être photographiée avec un appareil calibré. Utilisez les étapes de localisation, déterminer approprié width et height pour raster sur l’échantillon.

Recueillir un spectre pour l’essai de l’élément d’intérêt avec un temps de pause de 1 à 2 secondes.

Dans le spectre de test, choisissez un temps d’acquisition appropriée afin de fournir un rapport signal-bruit suffisant pour les éléments d’intérêt.

Ensuite, déterminez la résolution nécessaire pour l’échantillon. La résolution doit être plus petit que les caractéristiques d’intérêt, mais plus grand que la taille du spot. Enfin, programmer la numérisation dans le logiciel de numérisation et de recueillir l’image.

Dans cette expérience, une carte élémentaire d’une cellule a été réalisée pour plusieurs éléments différents. Beaucoup de métaux, tels que le cuivre, le fer et zinc est des substances nutritives dans la cellule et ont été clairement identifiés au sein de la cellule.

En déterminant où que chaque métal est trouvé dans la cellule, des informations précieuses peuvent être élucidées sur ses processus cellulaires normaux. En outre, les maladies à base de métal peuvent être comprises.

Fluorescence des rayons x est utilisé dans un large éventail de domaines scientifiques. La nature non destructifs de FRx permet son utilisation dans l’étude des artéfacts historiques. Historiens de l’art d’utiliser la technique pour déterminer les pigments utilisés à l’origine d’oeuvres d’art. Cela peut élucider des informations sur les activités, telles que la provenance, les couleurs qui ont disparu avec le temps et l’authenticité. Légistes utilisent également XRF dans l’investigation de scène de crime. Lorsqu’une arme à feu est déclenché, la région environnante est revêtue de résidu de coup de feu. Résidus de tir pistolet contient la poudre à Canon, amorce d’allumage et du metal de l’enveloppe et la balle. L’information recueillie au XRF peut identifier le coupable et l’arme utilisée.

Un autre domaine d’études qui se prête à la fluorescence x est paléontologie. Ici, une information élémentaire est récoltée dans un fossile de trilobite, un arthropode marin qui a vécu il y a plus de 250 millions ans.

En caractérisant la composition élémentaire des fossiles, nouvelles informations peuvent être obtenues sur la vie depuis longtemps disparue. Échantillons de nombreuses peuvent même fournir la composition des tissus mous qui se sont détériorées il y a longtemps.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE à fluorescence x. Vous devez maintenant comprendre la théorie de la spectroscopie des rayons x et la collecte des informations élémentaires d’un large éventail de sources.

Merci de regarder !

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