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Analytical Chemistry

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Fluorescencia de rayos x (XRF)

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Fluorescencia de rayos x, o XRF, la espectroscopia es una técnica analítica no destructiva que se utiliza para realizar el análisis elemental de muestras a temperatura ambiente.

XRF puede aplicarse a una amplia gama de muestras, incluyendo biológicos, forenses, ambientales e incluso obras de arte. Las muestras también pueden tomar una variedad de formas, tales como polvos y cristales líquidos. En XRF, una muestra es bombardeada con un haz de rayos x haciéndolo emitir rayos x secundarios en una energía más baja, que se llama radiación fluorescente.

Aunque se refiere a como una técnica de fluorescencia, XRF difiere de microscopía de fluorescencia tradicional no utiliza luz visible de menor energía, o las moléculas de luz activo.

Este video se introducen los conceptos básicos de XRF y demostrar cómo recopilar mapas elementales de una muestra biológica.

Cuando un fotón de suficiente energía choca con un átomo, la energía es absorbida, emocionante de uno de los electrones de la cáscara externa. Cuando el electrón se relaje, emite un fotón secundario, por lo general de menor energía. Este proceso se conoce como fluorescencia. A diferencia de los fotones de baja energía, como los que se utilizan en microscopía de fluorescencia, rayos x fotones son energéticos totalmente expulsar electrones firmemente sostenidos de una cáscara interna. Un electrón de una cáscara de la alto-energía entonces caerá en la vacante. Se libera un fotón proporcional a la diferencia de energía entre las dos cáscaras. Cada elemento emite un único conjunto de fotones, o espectro, que puede utilizarse para identificar el elemento y determinar la cantidad presente. Este fenómeno se conoce como fluorescencia de rayos x.

Una vez que se ha recogido un espectro elemental, las señales de elementos de interés pueden ser aisladas. Las medidas pueden tomarse en varias ubicaciones a través de una muestra, generando una imagen, un píxel a la vez. Este proceso se conoce como análisis de la trama. Imágenes de todos los elementos de interés pueden ser generados posteriormente. Estos mapas elementales proporcionan información valiosa sobre la muestra. Con una comprensión de XRF, ahora estás listo para preparar una muestra biológica de la célula para generar mapas de elementales.

Para empezar, en primer lugar preparar y esterilizar una ventana de nitruro de silicio, que llevará a cabo la muestra en lugar de la exploración. Tenga cuidado, ya que son muy frágiles. Oriente la ventana por lo que es el lado plano hacia arriba. Luego colocar la ventana en una placa de cultivo, y apegarse al plato con trocitos de cinta adhesiva.

Por último, esterilizar la ventana de nitruro de silicio con la radiación UV durante 1 hora.

Ahora que la ventana ha sido esterilizada, la muestra puede ser fijo a él. En primer lugar, mantenga la placa de cultivo a un ángulo y agregar medios al lado del plato. Aliviar lentamente la inclinación hasta cubrir la ventana. Añadir las células al plato de la misma manera e incubar.

Observar periódicamente las células bajo un microscopio de luz hasta que estén listos para su uso.

En campana de flujo laminar, Aspire suavemente los medios de comunicación de la fuente.

Luego, enjuague las células con solución salina amortiguada de fosfatos para eliminar exceso de medios.

Aspire el PBS y fijar las células con paraformaldehido. Después de 20 min, retirar la mezcla y disponer como desechos peligrosos.

Quitar la ventana de la fuente y borrar los bordes y rápidamente detrás de la hendidura de la ventana con un Kimwipe. Coloque la ventana en una superficie limpia para secar.

Una vez seca la muestra, verificar la presencia de células en la ventana con un microscopio de luz.

Con esmalte de uñas transparente, fije la ventana a un soporte de aluminio.

Inserte el soporte de la muestra en el soporte del instrumento, luego coloque el soporte en la etapa de posicionamiento de los microscopios de rayos x.

Posición de la ventana de muestra en el punto focal de la óptica de microscopio de rayos x, con un ángulo de 45 grados a la viga de incidente.

Salir de la zona de instrumento y realizar los pasos restantes remotamente para minimizar la exposición de rayos x.

Abra el obturador y utilizar la óptica para enfocar el haz de rayos x monocromático hasta un tamaño de punto del secundario-micrómetro.

La posición del punto puede ser reflejada con una cámara previamente calibrada. Utilizando las etapas de colocación, determinar la anchura adecuada y altura necesaria a la trama sobre la muestra.

Recoge una gama de prueba del elemento de interés con un tiempo de permanencia de 1 – 2 segundos.

En el espectro de la prueba, elija un tiempo de exploración apropiada para proporcionar una suficiente proporción de señal a ruido para los elementos de interés.

Luego, determinar la resolución necesaria para la muestra. La resolución debe ser más pequeño que las características de interés, pero más grande que el tamaño del spot. Finalmente, el análisis del programa en el software de escaneado y recoger la imagen.

En este experimento, se realizó un mapa elemental de una célula para varios elementos diferentes. Muchos metales, como cobre, hierro y zinc son nutrientes importantes en la célula y fueron claramente identificados dentro de la célula.

Determinando que cada metal se encuentra en la célula, puede ser aclarada información valiosa sobre los procesos celulares normales. Además, se pueden entender enfermedades base de metal.

Fluorescencia de rayos x se utiliza en una amplia gama de campos científicos. La naturaleza no destructiva del XRF permite su uso en el estudio de artefactos históricos. Los historiadores de arte utilizan la técnica para determinar los pigmentos utilizados originalmente en obras de arte. Esto puede aclarar información sobre el trabajo, como la procedencia, colores que se han desvanecido en el tiempo y la autenticidad. Los científicos forenses también utilizan XRF en investigación de escena del crimen. Cuando se dispara un arma, el área circundante está cubierto con pistola tiro de residuos. Pistola tiro residuo contiene pólvora, primer encendido y metal de la carcasa y la bala. La información recogida con XRF puede identificar el culpable y arma utilizada.

Otro campo de estudio que se presta para fluorescencia de rayos x es Paleontología. Aquí, se recoge información elemental de un fósil de trilobite, un artrópodo marino que vivió hace 250 millones años.

Por caracterizar la composición elemental de fósiles, puede obtenerse nueva información acerca de la vida largo extinta. Las muestras mejor conservadas pueden proporcionar incluso la composición de los tejidos blandos que hace mucho tiempo se han deteriorado.

Sólo ha visto la introducción de Zeus para fluorescencia de rayos x. Ahora debe comprender la teoría de la espectroscopía de rayos x y cómo recopilar información elemental de una amplia gama de fuentes.

¡Gracias por ver!

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