Chi cerca un analizzatore XRF portatile per minerali ha in mente un elemento preciso. Può essere il rame in una campagna di sondaggi, zinco e piombo su un fronte di galleria, ferro e silice in una cava di calcare o l'arsenico in un terreno da caratterizzare. La prima verifica riguarda quell'elemento, a quella concentrazione, in quella roccia. Su molti metalli lo strumento dà un dato in un minuto, sul campo, e su alcuni elementi leggeri ci riesce a condizioni precise. Sull'oro ai tenori di giacimento, sul litio e sul boro non ci riesce. La rassegna di Bruno Lemière sul Journal of Geochemical Exploration (2018) descrive la spettrometria XRF portatile come un metodo ormai centrale della geochimica di campo, perché sposta le decisioni dal laboratorio al terreno.
Quali elementi legge l'XRF portatile in una roccia, e quali gli sfuggono
Il confine lo fissa la fisica della fluorescenza a raggi X. Ogni elemento riemette fotoni a un'energia caratteristica, tanto più bassa quanto più l'elemento è leggero. Secondo l'X-Ray Data Booklet del Lawrence Berkeley National Laboratory la riga Kα vale circa 1,25 keV per il magnesio, 1,49 per l'alluminio, 1,74 per il silicio, 2,01 per il fosforo e 1,04 per il sodio. Sono energie che l'aria e la finestra dello strumento assorbono in buona parte. Per litio, berillio, boro e carbonio si scende a poche centinaia di elettronvolt o meno, e la misura portatile non è praticabile. Il metodo 6200 dell'agenzia ambientale statunitense (US EPA, revisione 0 del febbraio 2007) dichiarava non rilevabili con i portatili di allora tutti gli elementi fino al fosforo. Da allora i rivelatori a deriva di silicio (SDD), con percorsi ottici corti e spurgo con elio o vuoto, hanno portato magnesio, alluminio, silicio e fosforo alla portata dello strumento. I limiti di rilevabilità restano più alti di quelli dei metalli e i tempi più lunghi, mentre il sodio resta al margine.
Sui metalli il quadro è migliore, ma non uniforme. Lo studio promosso dall'organizzazione canadese per la ricerca mineraria CAMIRO è stato pubblicato da Hall, Bonham-Carter e Buchar su Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis (2014). Cinque strumenti, con la taratura di fabbrica, hanno misurato dieci volte 41 materiali di riferimento certificati in polvere. Gli elementi maggiori sono risultati ben determinati, tranne il magnesio. Arsenico, rame, piombo, rubidio e stronzio sono finiti nella classe migliore, oro, mercurio, tungsteno e palladio in quella peggiore. Gli strumenti sono migliorati, ma la classifica dipende da fisica e interferenze e resta un riferimento utile. La riga Lα del piombo e la Kα dell'arsenico cadono entrambe intorno a 10,5 keV, e un terreno ricco di piombo può far leggere arsenico che non c'è. Allo stesso modo la Kβ dello zinco si sovrappone alla Lα dell'oro.
Per l'oro pesa anche la scala, perché nei giacimenti si misura in grammi per tonnellata, cioè parti per milione, dove il portatile non dà numeri affidabili. In esplorazione aurifera l'XRF lavora sugli elementi traccianti, come arsenico, rame o antimonio, e il tenore in oro si affida al saggio per coppellazione. Quanto ai limiti di rilevabilità, il metodo EPA pubblica valori di esempio ottenuti su sabbia di quarzo pulita con conteggi da 100 a 600 secondi. Avverte però che in campo possono non essere raggiungibili e chiede di stabilirli sulla matrice reale con materiali di riferimento certificati.
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Scrivici elementi, tipo di campione e concentrazioni attese: ti diciamo se l'XRF portatile è adatto e quale configurazione serve, con preventivo su misura in 24 ore.
Scrivici via email Scrivici su WhatsAppModalità mining, suolo o leghe: tre tarature per tre domande diverse
Lo stesso strumento può dare numeri diversi sullo stesso campione secondo la modalità scelta. Quella per le leghe, la stessa usata per la verifica dei materiali in fonderia, normalizza la somma degli elementi e cerca il grade in una libreria. Su una roccia, fatta in gran parte di ossigeno e di elementi invisibili allo strumento, produce tenori gonfiati. Per le modalità geochimiche il metodo EPA descrive tre famiglie di taratura. I parametri fondamentali (FP) si calcolano dalla fisica, senza campioni del sito, la taratura empirica si costruisce su standard del sito e la normalizzazione sul picco Compton, la radiazione diffusa dal campione, compensa le variazioni di matrice. Nella prassi dei costruttori la modalità suolo usa la normalizzazione Compton e rende bene sulle tracce in ppm, mentre la modalità mining usa i parametri fondamentali e arriva agli elementi maggiori in percentuale.
Nessuna delle due è pronta così come esce dalla fabbrica. Nello studio CAMIRO le pendenze fra valore misurato e certificato andavano da 0,5 a 5,0, cioè per alcuni elementi lo strumento leggeva la metà del vero e per altri il quintuplo. Gli autori ne concludevano che la taratura dell'utente serve in entrambe le modalità. Quale usare lo decide il campione, non il catalogo.
Sulla roccia, sulla carota o nella cup: la preparazione decide l'errore
Secondo il metodo EPA la precisione dello strumento è di solito la componente minore dell'errore totale, mentre pesa di più quella legata al campione. La misura su affioramento è la più rapida e la meno rappresentativa. Lo strumento legge un'area di pochi millimetri e, per gli elementi leggeri, uno spessore minimo, quindi crosta di alterazione, patine di ossidi e umidità entrano nel risultato. Su una roccia a grana grossa basta un cristallo di galena sotto la finestra per falsare la lettura, e per questo servono superfici fresche e più letture mediate. Sulla carota si misura la faccia tagliata e asciutta a intervalli regolari, registrando la profondità per confrontare poi il dato con l'analisi di laboratorio dello stesso tratto.
La polvere in cup è la situazione più vicina al laboratorio. Il campione si essicca, si macina, si setaccia a 60 mesh (0,25 mm) secondo il metodo EPA e si chiude nella cup con un film sottile. Lo stesso metodo considera minimo l'effetto di un'umidità fra il 5 e il 20% e rilevante quello dei campioni saturi, da asciugare in stufa a convezione e non nel microonde. Ravansari, Wilson e Tighe, in una rassegna su Environment International (2020) che già nel titolo avverte che il pXRF non è un metodo «punta e scatta», indicano acqua e sostanza organica come i disturbi più insidiosi. Conta anche il film, perché nello studio CAMIRO il polipropilene da 4 µm lasciava passare magnesio, alluminio e silicio meglio del poliestere.
Effetti matrice e materiali di riferimento certificati: da dove viene un numero affidabile
Poi c'è la matrice, che nessuna preparazione elimina. La fluorescenza del nichel ha un'energia appena superiore alla soglia di assorbimento del ferro, quindi in una laterite ferrifera il nichel si misura diversamente che in un granito con lo stesso tenore. I parametri fondamentali correggono questi effetti partendo da ipotesi sulla parte invisibile del campione, ossigeno, carbonio dei carbonati e acqua di costituzione, e un'ipotesi sbagliata diventa errore sistematico. Il rimedio è una taratura di tipo su materiali di riferimento certificati (CRM) di matrice simile e su campioni del sito già analizzati in laboratorio, con fattori di correzione elemento per elemento. Un CRM vale quanto il suo certificato: la ISO 17034:2016 fissa i requisiti di competenza dei produttori ed è il primo dato da controllare.
Duplicati, bianchi, CRM e laboratorio: il controllo qualità che rende il dato difendibile
Un dato portatile senza controllo qualità resta un'impressione. Il metodo EPA 6200 descrive una routine nata per i suoli che funziona anche in esplorazione. Le soglie hanno valore di guida e ogni progetto può fissarne di proprie:
- Campione di controllo a inizio, metà e fine giornata, entro ±20% del valore vero, altrimenti si ritara e si rimisura il lotto.
- Un campione di precisione al giorno misurato 7 volte, con deviazione standard relativa entro il 20% (30% per il cromo).
- Un bianco almeno una volta al giorno.
- Almeno 1 campione ogni 20 al laboratorio per conferma, fra tenori bassi, medi e alti.
- Regressione fra portatile e laboratorio, su dati logaritmici se i tenori coprono più di un ordine di grandezza.
Con un coefficiente di correlazione r di almeno 0,7 il dato portatile vale come screening, mentre con r di 0,9 o più ed equivalenza statistica al 99%, secondo EPA, può avvicinarsi a un dato definitivo. Un esempio su ipotesi nostre: 400 campioni di suolo misurati in cup a 60 secondi per lettura, il compromesso indicato dallo studio CAMIRO, richiedono almeno 20 conferme di laboratorio più un CRM e un bianco al giorno. Se il rame correla con r = 0,95 e l'arsenico con r = 0,6, il rame può guidare i bersagli di sondaggio e l'arsenico resta un indizio qualitativo.
JORC e NI 43-101: che cosa vale un dato pXRF in un report minerario
Nei comunicati al mercato il JORC Code, edizione 2012, obbligatorio dal 1° dicembre 2013, cita espressamente gli XRF palmari nella Tabella 1. Chiede marca e modello, tempi di lettura, fattori di taratura e loro derivazione, controlli qualità adottati (standard, bianchi, duplicati, verifiche esterne) e livelli accettabili di accuratezza e precisione. In Canada il National Instrument 43-101 è in vigore dal 30 giugno 2011, consolidato con le modifiche del 9 giugno 2023, e nel Form 43-101F1 prevede la voce 11 su preparazione, analisi e sicurezza dei campioni e la voce 12 sulla verifica dei dati. Il 12 giugno 2025 le autorità di vigilanza riunite nei Canadian Securities Administrators hanno messo in consultazione, fino al 10 ottobre 2025, una proposta di abrogazione e sostituzione dello strumento, del Form e della Companion Policy. A metà ottobre 2026 la proposta non risulta ancora adottata, quindi vale il testo in vigore.
Nessuno dei due codici vieta il dato portatile, ma entrambi chiedono che sia documentato e che la persona competente (Competent Person nel JORC, Qualified Person nel NI 43-101) se ne assuma la responsabilità. Nella prassi il pXRF guida campionatura, mappatura e controllo di produzione, mentre la stima delle risorse poggia sulle analisi di laboratorio, con il dato portatile usato solo dove una correlazione documentata lo sostiene. Per un progetto destinato a un report pubblico il protocollo di QA/QC va impostato dal primo giorno.
Esplorazione, grade control, cave e terreni: dove lo strumento si ripaga
In esplorazione il portatile accorcia il ciclo fra campionatura e decisione: una griglia di suoli si misura in giornata e i bersagli di sondaggio si correggono con la squadra ancora sul posto. In miniera serve al grade control, a separare minerale e sterile su detriti dei fori da mina, fronti o cumuli, con una correlazione verificata sul giacimento. In cava e nei minerali industriali contano elementi maggiori e impurezze, come il ferro nelle sabbie silicee o il rapporto calcio-magnesio in calcari e dolomie, e qui magnesio e silicio rendono decisivo un SDD con elio o vuoto.
Sui terreni contaminati la ISO 13196:2026, seconda edizione, adottata in Europa come EN ISO 13196:2026, tratta lo screening dei suoli con ED-XRF portatili come misura qualitativa o semiquantitativa che orienta il campionamento per il laboratorio. La validazione riguarda As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn, V e Zn. Nelle università lo strumento si usa anche su supporto da banco, e il rapporto IAEA-TECDOC-1456 (2005) metteva già l'esplorazione mineraria fra le applicazioni in situ di riferimento. Se invece il valore lo decide l'oro a pochi grammi per tonnellata, il litio di una pegmatite o il boro, il portatile misura al massimo gli elementi associati. Per gli elementi leggeri si veda il confronto fra LIBS e XRF, per l'oro in lega l'approfondimento sull'analisi XRF di oro e metalli preziosi.
Si-PIN o SDD, tensione del tubo, filtri e batteria: come si legge una configurazione
Il rivelatore pesa più di ogni altra voce. Un Si-PIN basta per metalli di transizione e pesanti a tenori non troppo bassi. Un SDD conta molti più fotoni con risoluzione migliore, separa le righe vicine, accorcia i tempi e con elio o vuoto raggiunge magnesio, alluminio, silicio e fosforo. Per la geochimica, con tracce e matrici complesse, è oggi la scelta di riferimento. La tensione del tubo decide quali righe si eccitano. Per le righe K deve superare la soglia dell'elemento, che secondo l'X-Ray Data Booklet vale circa 25,5 keV per l'argento, 29,2 per lo stagno e 37,4 per il bario. Sotto quella soglia restano le righe L, più deboli ed esposte a sovrapposizioni come quella fra bario e titanio. Sul campo contano batteria rispetto al ciclo reale, grado di protezione IP, GPS, fotocamera e un software che esporti dati con coordinate e codice campione.
Sul piano autorizzativo, in Italia l'impiego di un analizzatore con tubo a raggi X ricade nel D.Lgs. 31 luglio 2020, n. 101. Fuori dai casi di esenzione dell'articolo 47, l'articolo 46 chiede di notificare la pratica almeno trenta giorni prima dell'avvio, con la valutazione di un esperto di radioprotezione e la formazione degli operatori. Se lo strumento va in un altro paese, autorizzazioni e importazione seguono le regole di quel paese e restano a carico dell'importatore, da verificare con l'autorità locale prima dell'ordine.
Portatile, da banco o laboratorio: il criterio per scegliere
| Aspetto | XRF portatile | XRF da banco | Laboratorio (ICP, coppellazione) |
|---|---|---|---|
| Preparazione | Nessuna o polvere setacciata in cup | Pastiglia pressata o perla fusa | Digestione o fusione; coppellazione per l'oro |
| Elementi | Da Mg in su con SDD ed elio o vuoto; niente Li, B, C | Gamma più ampia, leggeri misurati meglio | Quasi tutta la tavola periodica, Li incluso |
| Tempo al risultato | Secondi o minuti | Minuti, più la preparazione | Giorni |
| Uso tipico del dato | Screening, mappatura, grade control | Controllo di processo, analisi di routine | Stima delle risorse, contratti, certificazione |
Se devi decidere sul posto dove campionare, quale intervallo mandare in laboratorio o se un cumulo è minerale o sterile, il portatile è lo strumento giusto e si ripaga sulle decisioni anticipate. Se il dato deve sostenere una stima di risorse o la vendita di un concentrato, il riferimento resta il laboratorio. Per i minerali di ferro la ISO 9516-1:2003 descrive la fluorescenza X a dispersione di lunghezza d'onda su perla fusa, mentre per oro e argento nei concentrati di rame, piombo e zinco la ISO 10378:2016 prevede la coppellazione. Le configurazioni disponibili sono nella pagina sull'analisi dei materiali con XRF e PMI, con il dettaglio degli spettrometri XRF portatili. I criteri generali si trovano nella guida su come scegliere un analizzatore XRF portatile, i fattori dell'investimento nell'articolo su che cosa determina il costo di un XRF.
Cosa inviarci per una valutazione
Il modo più rapido per sapere se l'XRF portatile risolve il tuo caso è mandarci i dati del problema. Con queste informazioni valutiamo la configurazione e prepariamo un preventivo su misura entro 24 ore:
- elementi da misurare e intervalli di concentrazione attesi, in ppm o in percentuale, indicando quelli che decidono il valore o la conformità;
- tipo di campione: affioramento, carota, detriti di perforazione, polvere in cup, suolo, concentrato;
- ambiente di lavoro: campagna, miniera a cielo aperto o in sotterraneo, cava, laboratorio, con temperatura, polvere e umidità;
- numero di misure al giorno e tempo disponibile per ciascuna;
- requisiti di report: esportazione dati, GPS, formato per il database geologico, protocolli JORC o NI 43-101;
- paese di utilizzo e quantità di strumenti.
Puoi inviarli via email a info@dipitech.com o su WhatsApp: bastano anche poche righe, e rispondiamo con la configurazione consigliata.
Il criterio finale si riduce a due condizioni: l'XRF portatile conviene quando il tuo elemento è visibile alla fluorescenza ai tenori che ti interessano e quando un dato in un minuto cambia una decisione che oggi aspetta il laboratorio. Se una delle due manca, il laboratorio resta la scelta più economica e te lo diciamo con franchezza. Se ci sono entrambe, il passo successivo è definire la configurazione sui tuoi campioni e sui tuoi volumi.
Domande frequenti sull'XRF portatile per minerali
L'XRF portatile può misurare l'oro nei minerali?
Non ai tenori di giacimento. L'oro nei minerali si misura in grammi per tonnellata, cioè in parti per milione, e a quei livelli il portatile non dà numeri affidabili; la riga Kβ dello zinco, inoltre, si sovrappone alla riga Lα dell'oro. In esplorazione si misurano gli elementi traccianti come arsenico, rame o antimonio, mentre il tenore in oro si determina in laboratorio con il saggio per coppellazione (fire assay).
Quali elementi leggeri misura un analizzatore XRF portatile?
Con un rivelatore SDD e misura in elio o in vuoto si misurano magnesio, alluminio, silicio e fosforo, con limiti di rilevabilità più alti dei metalli e tempi più lunghi. Il sodio resta al limite, misurabile solo a tenori elevati e in condizioni favorevoli. Litio, berillio, boro e carbonio non si misurano con la fluorescenza X portatile.
Che differenza c'è fra modalità mining, suolo e leghe?
La modalità leghe è pensata per i metalli e normalizza la composizione al 100%, quindi su una roccia dà risultati privi di senso. La modalità suolo usa di solito la normalizzazione sul picco Compton e rende bene sulle tracce in ppm; la modalità mining usa i parametri fondamentali e copre anche gli elementi maggiori fino a tenori percentuali. Entrambe vanno verificate e corrette con materiali di riferimento certificati di matrice simile ai campioni.
Come si prepara un campione di roccia per l'analisi XRF portatile?
La misura diretta su roccia richiede una superficie fresca e più letture mediate per punto. Su carota si misura sulla faccia tagliata e asciutta, registrando la profondità. Per i risultati migliori il campione si essicca in stufa a convezione, si macina, si setaccia (il metodo EPA 6200 indica 60 mesh, 0,25 mm) e si misura in cup chiusa con un film sottile.
I dati XRF portatili si possono usare in un report JORC o NI 43-101?
Sì, purché documentati. Il JORC Code 2012 chiede di dichiarare strumento, tempi di lettura, fattori di taratura e controlli qualità; il Form 43-101F1 chiede la descrizione di preparazione, analisi, sicurezza e QA/QC. Nella prassi il dato pXRF guida campionatura e grade control, mentre la stima delle risorse si basa sulle analisi di laboratorio, salvo correlazioni documentate.
Servono autorizzazioni per usare o esportare un analizzatore XRF portatile?
In Italia l'analizzatore contiene un tubo a raggi X e il suo impiego ricade nel D.Lgs. 101/2020, che di norma richiede la notifica di pratica almeno trenta giorni prima dell'avvio, la valutazione di un esperto di radioprotezione e la formazione degli operatori. Per l'uso in un altro paese valgono le regole di quel paese, a carico dell'importatore, da verificare con l'autorità locale prima dell'ordine.