Ovaj rendgenski fotoelektronski spektrometar koristi principe rendgenske spektroskopije za mjerenje elementarnog sastava materijala Izvor: Shutterstock
Kako se elektroni prilagođavaju, element upija i otpušta visokoenergizirane rendgenske fotone, na način koji je karakterističan za atome koji čine taj određeni kemijski element. Rendgenska spektroskopija mjeri te promjene u energiji, što omogućuje znanstvenicima da identificiraju elemente i shvate kako atomi unutar različitih materijala međusobno djeluju. Postoje dvije glavne tehnike rendgenske spektroskopije: spektroskopija rendgenskih zraka s valnom duljinom (WDXS) i energetsko-disperzivna rendgenska spektroskopija (EDXS). WDXS mjeri rendgenske zrake jedne valne duljine koje su prelomljene kristalom. EDXS mjeri rendgensku radijaciju koju emitiraju elektroni stimulirani visokonaponskim izvorom nabijenih čestica. Kod obje tehnike, način na koji se zračenje raspršuje, ukazuje na strukturu materijala i samim time, elemenata unutar objekta koji se proučava.
Mnogostruka primjena
Danas se rendgenska spektroskopija koristi u mnogim područjima znanosti i tehnologije, uključujući arheologiju, astronomiju, inženjering i zdravlje. Antropolozi i arheolozi u mogućnosti su otkriti skrivene informacije o drevnim predmetima i pronađenim ostacima, analizirajući ih rendgenskom spektroskopijom. Naprimjer, Lee Sharpe, izvanredni profesor kemije na Koledžu Grinnell u Iowi, koristio je metodu zvanu rendgenska
fluorescentna spektroskopija za identificiranje podrijetla opsidijanskih vrhova strelica koje su načinili pretpovijesni ljudi na sjevernoameričkom jugozapadu. Rendgenska spektroskopija pomaže i astrofizičarima u razumijevanju načina na koji funkcioniraju objekti u svemiru. Naprimjer, istraživači sa Sveučilišta Washington u St. Louisu planiraju promatranje rendgenskih zraka koje dolaze od kozmičkih objekata, kao što su crne rupe, da bi otkrili više o njihovim karakteristikama. Tim, koji predvodi Henric Krawczynski, eksperimentalni i teorijski astrofizičar, planira lansirati jednu vrstu rendgenskog spektrometra koji se naziva X-ray polarimeter. Od prosinca 2018. nadalje, ovaj instrument bit će suspendiran u Zemljinoj atmosferi dugotrajnim balonom punjenim helijem. Yury Gogotsi, kemičar i inženjer materijala na Sveučilištu Drexel u Pennsylvaniji, osmišljava antene za raspršivanje i membrane za desalinizaciju vode s materijalima analiziranima rendgenskom spektroskopijom. Nevidljive antene za raspršivanje debele su samo nekoliko desetaka nanometara, ali mogu prenositi i usmjeravati radiovalove. Tehnika koja se zove rendgenska apsorpcijska spektroskopija pomaže u osiguravanju točnosti sastava nevjerojatno tankog materijala i pomaže u određivanju vodljivosti. "Za dobru izvedbu antena potrebna je visoka metalna provodljivost, pa moramo pažljivo pratiti materijal", kaže Gogotsi. Gogotsi i njegovi kolege koriste i rendgensku spektroskopiju za analiziranje površinske kemije složenih membrana koje desaliniziraju vodu filtriranjem specifičnih iona, kao što je natrij. Rendgenska spektroskopija koristi se i u nekoliko područja medicinskih istraživanja i prakse, kao što su moderni CT-strojevi. Prikupljanje spektra apsorpcije rendgenskih zraka tijekom CT-skeniranja (brojanjem fotona ili spektralnim CT-skenerom) može pružiti detaljnije informacije i kontrast o tome što se događa unutar tijela, s nižim dozama rendgenskog zračenja i s manjom, ili bez potrebe za korištenjem kontrastnih materijala (boja), tvrdi Phuong-Anh T. Duong, direktor CT-a na Odjelu za radiologiju i slikovne znanosti Sveučilišta Emory u Gruziji. Izvor: www.livescience.com Snježana Krčmar
15