Domande frequenti sull'XRF: cos'è, come funziona, cosa misura e quanto costa un analizzatore

XRF è la sigla inglese di X-ray fluorescence, cioè fluorescenza a raggi X. Indica una tecnica di analisi elementare che colpisce il materiale con raggi X e legge i raggi X secondari che ogni elemento riemette a energie proprie. Da quelle energie si capisce quali elementi ci sono, dall'intensità quanto ce n'è, senza danneggiare il pezzo. Le applicazioni industriali sono nella pagina sull'analisi XRF dei materiali.

È un modo improprio, molto diffuso, di chiamare la spettrometria di fluorescenza a raggi X. La spettrofotometria in senso stretto misura quanta luce visibile o ultravioletta un campione assorbe, mentre l'XRF conta i fotoni X emessi dal materiale e ne misura l'energia. Tecnica, spettroscopia, indagine o analisi XRF indicano quindi la stessa misura, eseguita da uno spettrometro da laboratorio oppure da un analizzatore XRF portatile.

I raggi X prodotti da un tubo colpiscono il campione ed espellono elettroni dai gusci interni degli atomi. Quando gli elettroni più esterni riempiono quei posti vuoti, l'atomo emette raggi X con energie caratteristiche dell'elemento, le sue righe. Il rivelatore conta questi fotoni e ne misura l'energia, poi il software trasforma lo spettro in composizione e, per i metalli, nel nome della lega. Rivelatori e calibrazioni sono spiegati nella guida su come scegliere un analizzatore XRF portatile.

Oggi quasi sempre un tubo a raggi X, che emette solo quando è acceso e si regola in tensione e corrente. Negli spettrometri da laboratorio l'anodo è spesso di rodio, nei portatili il tubo è miniaturizzato. Il metodo EPA 6200 per l'XRF da campo ammette anche sorgenti radioattive come il cadmio-109, che chiedono però custodia e autorizzazioni diverse. Le configurazioni portatili sono descritte tra le nostre soluzioni per l'analisi XRF e PMI.

In kiloelettronvolt (keV), sull'asse orizzontale dello spettro, mentre sull'asse verticale ci sono i conteggi, cioè quanti fotoni il rivelatore ha registrato a ciascuna energia. Ogni elemento compare con picchi a energie fisse, per esempio la riga Kα del ferro a circa 6,40 keV e la riga Lα dell'oro a 9,71 keV. L'area del picco, corretta per gli effetti di matrice, porta alla concentrazione.

L'XRF dice quali elementi ci sono e in che quantità, l'XRD quali fasi cristalline li contengono. La diffrazione misura gli angoli a cui un reticolo cristallino devia i raggi X secondo la legge di Bragg, e identifica così minerali e composti, per esempio quarzo o calcite. Nel controllo dei metalli e nel PMI serve la composizione, quindi si usa l'analisi XRF, mentre l'XRD resta uno strumento da laboratorio per mineralogia e materiali.

Serve a conoscere la composizione elementare di un materiale senza distruggerlo. In industria si usa per identificare le leghe in accettazione e nel PMI, separare i rottami, verificare il titolo di oro e argento, misurare lo spessore dei rivestimenti metallici e controllare suoli e minerali. In laboratorio analizza cementi, vetri, catalizzatori e beni culturali. Le applicazioni industriali sono descritte nella pagina sull'analisi dei materiali con XRF e PMI.

Il metodo EPA 6200 considera rilevabili con l'XRF da campo gli elementi dal numero atomico 16, lo zolfo, in su. Con rivelatore SDD e tempi più lunghi gli analizzatori attuali leggono anche magnesio, alluminio, silicio e fosforo, con limiti di rilevabilità più alti. Litio, berillio, boro e carbonio restano fuori portata degli analizzatori portatili. Il dettaglio per matrici e modalità di misura è nell'articolo sull'XRF portatile per minerali.

Perché il segnale del carbonio si perde prima di arrivare al rivelatore. La sua riga cade intorno a 0,28 keV, l'atomo emette pochissima fluorescenza e quei fotoni vengono assorbiti dal pezzo stesso, dall'aria e dalla finestra del rivelatore. Così l'XRF portatile non separa un 304 da un 304L, e per carbonio e grade L servono la LIBS con argon o la spettrometria a scintilla. Il confronto è nell'articolo su LIBS e XRF per il carbonio.

Su metallo omogeneo e pulito la precisione è alta per gli elementi principali e cala per quelli leggeri e per le tracce. Contano la statistica dei conteggi, una calibrazione costruita su materiali simili ai tuoi e una superficie rappresentativa. Per la statistica, dimezzare l'incertezza richiede un tempo di misura quattro volte più lungo. La verifica pratica è la lettura quotidiana di un materiale di riferimento certificato, come indica la guida su come scegliere un analizzatore XRF.

In officina e in fonderia il quantometro è lo spettrometro a emissione ottica a scintilla (OES), quindi un tipo particolare di spettrometro. La scintilla vaporizza un punto del provino e lo strumento legge la luce emessa, misurando anche carbonio, fosforo e zolfo con metodi come la ASTM E415. Lo spettrometro XRF usa invece raggi X, non lascia segni e lavora sul pezzo finito, però non vede il carbonio. Molte aziende li usano insieme, come racconta l'articolo sull'XRF in fonderia.

È la misura non distruttiva del titolo di oro, argento, platino e palladio con uno spettrometro XRF, in pochi secondi e senza acidi. Lo strumento restituisce il titolo in millesimi, per esempio 750‰ per l'oro a 18 carati, insieme alla composizione della lega. La ISO 23345:2021 regola l'uso dell'XRF per confermare il titolo dichiarato di gioielli omogenei e non rivestiti. Metodo e limiti sono nella guida sull'analisi XRF di oro e metalli preziosi.

Gli analizzatori per l'oro appartengono a due famiglie. Gli spettrometri da banco, con camera schermata, collimatore e telecamera, misurano piccoli punti di gioielli e lingottini e archiviano gli spettri, mentre i portatili servono quando i pezzi sono grandi o il controllo si sposta. A parità di formato contano la risoluzione del rivelatore, che separa oro e platino, e le calibrazioni sulle tue leghe. La procedura al banco è nell'articolo sulla verifica del titolo dell'oro con XRF.

Solo in parte, perché legge pochi micrometri di superficie. In oro puro la riga Lα si attenua a 1/e in circa 4 micrometri, secondo i coefficienti del NIST, quindi una doratura di qualche micrometro nasconde il metallo sottostante. Le placcature sottili emergono misurando in più punti e leggendo lo spettro, quelle spesse con una piccola limatura in zona nascosta. Per lingotti di valore serve un controllo che attraversi il pezzo, come spiega la procedura di verifica al banco.

Per il titolo che fa fede la risposta è no. In Italia il metodo di riferimento per l'oro resta la coppellazione della UNI EN ISO 11426, richiamata dal decreto ministeriale del 19 marzo 2025, che fonde il campione e lo distrugge. L'XRF è lo strumento del controllo rapido e dello screening, e indica quali pezzi mandare al saggio quando le letture non concordano con il titolo dichiarato. Il confronto completo è nella guida sull'analisi XRF dei metalli preziosi.

XRF è la tecnica di misura, PMI (positive material identification) è il controllo che conferma che un componente sia della lega richiesta. Il PMI si fa spesso con un analizzatore XRF portatile, oppure con LIBS e spettrometria a scintilla quando serve il carbonio. Programma e metodi sono descritti nella API RP 578 e nella guida ASTM E1476. Le applicazioni su tubazioni e saldature sono nell'articolo sul PMI in oil & gas.

No, perché i due grade differiscono solo per il tenore massimo di carbonio, che la fluorescenza X portatile non misura, mentre cromo, nichel e molibdeno hanno gli stessi intervalli. Per separarli servono la LIBS configurata per il carbonio o la spettrometria a scintilla. In alternativa ci si affida al certificato EN 10204 3.1, verificando con l'XRF che il resto della composizione sia coerente. Il tema è sviluppato nell'articolo sulla tracciabilità dei materiali e PMI.

Uno spettrometro portatile per metalli, XRF o LIBS, serve a conoscere la lega di un pezzo sul posto, in pochi secondi e senza tagliare provini. Si usa in accettazione materiali, in magazzino contro gli scambi di lega, nei piazzali per separare inox, rame, ottoni e leghe di nichel, e in impianto per il PMI di tubazioni e saldature. Nel rottame una cernita corretta cambia il valore del lotto, come mostra l'articolo sulla cernita delle leghe in piazzale.

È quello configurato sui tuoi materiali e sulla domanda a cui devi rispondere, perché una classifica valida per tutti non esiste. Per leghe di alluminio, elementi leggeri e volumi alti serve un rivelatore SDD, per poche leghe molto diverse può bastare un Si-PIN, per oro e preziosi contano collimazione e calibrazioni dedicate. Il criterio che decide è la ripetibilità misurata sui tuoi pezzi. I passaggi sono nella guida su come scegliere un analizzatore XRF portatile.

Il prezzo dipende soprattutto dal rivelatore e dalle calibrazioni incluse, poi da accessori, software, taratura e assistenza. Uno strumento con SDD e modalità leghe, preziosi e suoli costa più di uno con la sola libreria industriale, anche a parità di scocca. Contano anche i costi successivi, dai materiali di riferimento alla radioprotezione. DIPITECH prepara un preventivo su misura in 24 ore. Le singole voci sono spiegate nell'articolo sul costo di uno spettrometro XRF portatile.

Il costo di un'analisi in laboratorio cambia con matrice, numero di elementi, preparazione del campione e tipo di rapporto, quindi va chiesto con il campione in mano. Per un dato con valore verso terzi serve un laboratorio accreditato ISO/IEC 17025, che in Italia si cerca nella banca dati di Accredia. Se le analisi sono frequenti, spedizioni e attese pesano più del prezzo unitario e conviene confrontare il laboratorio con uno strumento interno, come fa l'articolo sul costo di un analizzatore XRF.

Sì. Oltre all'acquisto, con DIPITECH puoi valutare il noleggio dell'analizzatore XRF portatile, per esempio per 12 mesi, con un canone mensile e condizioni definite nell'offerta. Il noleggio si adatta alle esigenze limitate nel tempo o a chi preferisce un canone all'investimento iniziale, mentre con un uso continuativo di solito l'acquisto pesa meno. Il confronto va fatto sul costo per pezzo verificato, contando le giornate d'uso all'anno, e gli adempimenti di radioprotezione valgono anche per uno strumento a noleggio. Le configurazioni disponibili sono nella pagina sull'analizzatore XRF portatile.

In Italia di norma sì, perché l'analizzatore contiene un tubo a raggi X e il suo impiego ricade nel D.Lgs. 101/2020. A seconda di come è classificata la pratica serve la notifica prevista dall'articolo 46, almeno trenta giorni prima dell'avvio, oppure nei casi indicati il nulla osta, con un esperto di radioprotezione incaricato e la formazione degli operatori. Il quadro esatto lo definisce il tuo esperto, mentre DIPITECH ti mette a disposizione i dati tecnici dell'analizzatore XRF. Conviene avviare la pratica insieme all'ordine.

È progettato per tenere bassa l'esposizione dell'operatore, se lo usi secondo le istruzioni del costruttore e le regole fissate dall'esperto di radioprotezione. Il fascio è stretto, esce solo durante la misura e il pezzo lo assorbe in gran parte. I rischi nascono dagli usi scorretti, come puntarlo verso persone, misurare senza pezzo davanti o tenere in mano piccoli campioni sulla finestra. Per i pezzi piccoli si usa uno stand schermato.

Sono materiali di riferimento certificati (CRM), con composizione nota e incertezza dichiarata, come gli SRM del NIST o quelli dei produttori che operano secondo la ISO 17034. Lo strumento esce tarato dal costruttore, poi a inizio turno si misura un CRM della famiglia di leghe controllata e si registra lo scarto, mentre a intervalli più lunghi lo strumento passa per verifica o ritaratura. L'intervallo lo fissa il tuo sistema qualità, come spiega la guida su come scegliere un analizzatore XRF portatile.