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Analytical Chemistry

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Röntgen-Fluoreszenz (XRF)

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Röntgen-Fluoreszenz oder RFA, Spektroskopie ist eine nicht-destruktive analytische Technik, die verwendet wird, um elementare Analyse der Proben bei Raumtemperatur durchzuführen.

XRF kann auf eine Vielzahl von Proben, einschließlich biologischer, Forensik, Umwelt- und sogar Kunstwerke angewendet werden. Die Proben können auch eine Vielzahl von Formen, wie Pulver, Kristalle und Flüssigkeiten nehmen. In RFA wird eine Probe mit einem Strahl von Röntgenstrahlen verursacht es zu sekundären Röntgenstrahlen an einer niedrigeren Energie emittieren die Fluoreszenzstrahlung genannt werden bombardiert.

Obwohl es als ein Fluoreszenz-Technik bezeichnet wird, unterscheidet sich RFA aus traditionellen Fluoreszenzmikroskopie keine niedrigeren Energie sichtbares Licht oder Licht-aktive Moleküle verwendet werden.

Dieses Video wird Grundkenntnisse über RFA und zeigen, wie elementare Karten von einer biologischen Probe zu sammeln.

Wenn ein Photon ausreichender Energie mit einem Atom kollidiert, wird die Energie absorbiert, spannende eines der äußeren Schale Elektronen. Sobald das Elektron sich entspannt, strahlt es ein sekundäres Photon in der Regel der niedrigeren Energie. Dieser Prozess wird als Fluoreszenz bezeichnet. Im Gegensatz zu energieärmeren Photonen, wie Sie auch in der Fluoreszenzmikroskopie sind Röntgen-Photonen energisch genug fest gehaltene Elektronen aus einer Innenschale komplett zu vertreiben. Ein Elektron von einer höheren Energie-Schale fällt dann in die freie Stelle. Ein Photon proportional zur Energiedifferenz zwischen die beiden Schalen wird freigegeben. Jedes Element strahlt eine einzigartige Reihe von Photonen oder Spektrum, das verwendet werden kann, um das Element zu identifizieren und bestimmen die Menge vorhanden. Dieses Phänomen wird als Röntgenfluoreszenz bezeichnet.

Sobald ein elementares Spektrum erfasst wurden, können die Signale der Elemente isoliert werden. Messungen können an mehreren Standorten über eine Probe, erzeugen ein Bild, ein Pixel zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden. Dieser Prozess wird als Raster Scannen bezeichnet. Bilder aller Elemente von Interesse können anschließend generiert werden. Diese elementaren Karten liefern wertvolle Informationen über die Probe. Mit einem Verständnis der RFA sind Sie nun bereit, eine biologische Zellprobe elementare Karten generieren vorzubereiten.

Um zu beginnen, zunächst bereiten Sie vor und sterilisieren Sie eine Silizium-Nitrid Fenster, in dem die Probe für den Scan halten wird. Vorsicht, da sie sehr empfindlich sind. Ausrichten des Fensters, sodass es flache Seite nach oben zeigt. Legen Sie das Fenster in der Kulturschale, und halten Sie es in die Schale mit kleinen Stücken von Klebeband.

Zu guter Letzt Sterilisieren der Silizium-Nitrid Fenster mit UV-Bestrahlung für 1 Stunde.

Nun, da das Fenster sterilisiert worden, kann die Probe darauf fixiert werden. Erstens der Kulturschale schräg halten und Hinzufügen von Medien zur Seite des Tellers. Entlasten Sie langsam die Neigung um die Fenster zu beschichten. Das Gericht in der gleichen Weise Zellen hinzu, und inkubieren.

In regelmäßigen Abständen beobachten Sie die Zellen unter einem Lichtmikroskop, bis sie einsatzbereit sind.

Aspirieren Sie in einem Laminar-Flow-Haube sanft die Medien aus der Schale.

Spülen Sie die Zellen mit Phosphat gepufferte Kochsalzlösung, überschüssige Medium zu entfernen.

Aspirieren der PBS, und befestigen Sie die Zellen mit Paraformaldehyd. Entfernen Sie nach 20 min die Mischung und als Sondermüll entsorgen.

Die Fenster aus der Schale entfernen und schnell Beflecken der Kanten und Einzug des Fensters mit einem Wischtuch zurück. Legen Sie das Fenster auf einer sauberen Fläche trocknen lassen.

Sobald die Probe trocken ist, überprüfen Sie das Vorhandensein von Zellen auf das Fenster mit einem Lichtmikroskop.

Mit klaren Nagellack, sichern Sie das Fenster an einen Aluminium-Inhaber.

Einsetzen Sie der Probenhalter in die Instrument-Halterung, dann platzieren Sie die Halterung auf die Röntgen-Mikroskope Positionierung Bühne.

Positionieren Sie das Fenster "Beispiel" im Brennpunkt der Röntgenmikroskop Optik, mit einem 45-Grad-Winkel zum einfallenden Strahl.

Beenden Sie die Instrument-Bereich und führen Sie die verbleibenden Schritte aus der Ferne um die Strahlenbelastung zu minimieren.

Öffnen Sie den Verschluss zu, und verwenden Sie Optik einfarbigen Röntgenstrahl auf eine Sub-Mikrometer-Punktgröße zu konzentrieren.

Die Position der Stelle kann mit einer vorkalibrierten Kamera abgebildet werden. Mit der Positionierung Phasen bestimmen Sie die entsprechende Breite und Höhe musste Raster über die Probe.

Sammeln Sie ein Test-Spektrum des Elements von Interesse mit einer Verweilzeit von 1 – 2 Sekunden.

Wählen Sie aus dem Test-Spektrum eine entsprechende Scan-Zeit um eine ausreichende Signal-Rausch-Verhältnis für die Elemente zu schaffen.

Anschließend bestimmen Sie die Auflösung für die Probe benötigt. Die Auflösung sollte kleiner als die Features von Interesse, aber größer als die Punktgröße. Schließlich programmieren Sie den Scan in der Scan-Software zu, und sammeln Sie das Bild.

In diesem Experiment wurde eine elementare Karte einer Zelle für mehrere verschiedene Elemente aufgeführt. Viele Metalle, wie Kupfer, Eisen und Zink sind wichtige Nährstoffe in die Zelle und wurden innerhalb der Zelle eindeutig identifiziert.

Indem Sie bestimmen, wo jedes Metall in der Zelle gefunden wird, kann wertvolle Informationen über die normalen zellulären Prozesse geklärt werden. Darüber hinaus können Metall-basierte Krankheiten verstanden werden.

Röntgen-Fluoreszenz wird in den unterschiedlichsten wissenschaftlichen Bereichen verwendet. Die nicht-destruktive Charakter des RFA ermöglicht seine Verwendung in der Studie von historischen Artefakten. Kunsthistoriker nutzen die Technik um die Farbpigmente, die ursprünglich in Kunstwerke zu bestimmen. Dies kann Informationen über die Arbeit, wie die Herkunft, Farben erhellen, die über die Zeit und die Echtheit verblasst sind. Forensische Wissenschaftler verwenden auch RFA in den Tätern. Wenn eine Waffe abgefeuert wird, ist die Umgebung mit Schuss Rückstand beschichtet. Gun Shot Rückstände enthält Schießpulver, Zündung Primer und Metall aus dem Gehäuse und Kugel. Mit RFA gesammelte Informationen kann die Täter und die Tatwaffe identifizieren.

Ein weiteres ist Forschungsgebiet, das sich, um Röntgen-Fluoreszenz eignet Paläontologie. Hier ist elementare Informationen aus ein Trilobit Fossil, ein marine Gliederfüßer gesammelt, die vor 250 Millionen Jahren gelebt.

Durch die Charakterisierung der Elementzusammensetzung von Fossilien, können neue Informationen über längst ausgestorbenen Leben gewonnen werden. Zeichnerisch Proben bieten auch die Zusammensetzung der Weichteile, die vor langer Zeit verschlechtert haben.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Röntgenfluoreszenz beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die Theorie der Röntgenspektroskopie und elementare Informationen aus unterschiedlichsten Quellen zu sammeln.

Danke fürs Zuschauen!

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