Como funciona a análise de ouro por XRF?

O que significa XRF?

XRF é a sigla do inglês X-ray fluorescence, ou seja, fluorescência de raios X. É uma técnica de análise não destrutiva, amplamente usada para a análise elementar de muitos materiais, como metais, vidro, cerâmica e rochas.¹² Na joalheria, a pergunta é simples: quais metais há nesta peça e quanto de cada um? O XRF responde a essa pergunta medindo a resposta dos átomos da peça aos raios X.

A fluorescência no nome do método significa que uma substância devolve a energia que recebe na forma de um raio característico. No XRF, esse raio também é um raio X; quem o capta e o conta é o detector dentro do aparelho.²

O que acontece dentro do átomo?

Quando o raio X que sai do tubo do aparelho atinge a peça, ele arranca alguns elétrons das órbitas internas dos átomos (níveis K e L). O lugar vago é ocupado por um elétron de uma órbita mais externa. A energia liberada nessa transição é emitida para fora como um novo raio X.¹²

A energia desse raio é característica do tipo de átomo que o emite. Por isso, observando a energia do raio, é possível saber de qual elemento ele vem.¹² Por exemplo, o ouro emite em 9,71 keV, a prata em 22,16 keV.³

Como se calculam os quilates e os milésimos?

Os aparelhos XRF são de dois tipos, conforme a forma como separam os raios. Nos aparelhos de dispersão de energia (energy-dispersive), o detector capta cada raio que chega e também mede sua energia; a separação e a contagem são feitas numa única operação.² A carga elétrica gerada no detector é proporcional à energia do raio que chega; assim, cada raio é registrado no canal de energia correto.²

No outro tipo, os aparelhos de dispersão de comprimento de onda (wavelength-dispersive), os raios são separados por difração em um cristal antes de chegar ao detector.² O princípio em que os dois tipos se baseiam é o mesmo: cada elemento emite um raio em sua própria energia, e a quantidade desses raios indica a participação do elemento.

A intensidade do raio que vem de um elemento é proporcional à quantidade desse elemento na peça. O valor exato dessa proporção é obtido por comparação com amostras de referência de composição conhecida; isso se chama calibração.¹² O software converte a contagem de cada elemento em porcentagem por meio da calibração. Conhecida a porcentagem de ouro, os quilates e os milésimos são calculados diretamente: se 750 de 1.000 partes são ouro, o resultado é 750 milésimos, ou seja, 18 quilates.

Os limites do XRF: o que o joalheiro precisa saber

• Mede a superfície. A fluorescência vem sobretudo das camadas superiores da peça; nos elementos leves, apenas alguns micrômetros.² O XRF mede a superfície: com um banho fino, o metal base por baixo (ex.: cobre, zinco) aparece no resultado e o banho fica evidente. Se suspeitar de banho espesso ou de uma peça com enchimento, meça em vários pontos; pode ser necessário um teste destrutivo.³
• A calibração depende do material. Uma calibração só vale para uma determinada faixa de materiais; a composição e a estrutura da peça influenciam a contagem.²
• Elementos muito leves são difíceis de medir. Medir quantitativamente elementos mais leves que o sódio costuma ser difícil.² Os metais procurados nas ligas de ouro (como ouro, prata, cobre e zinco) são muito mais pesados que isso.

Uma medição no PURIX X1

O PURIX X1 é um analisador de ouro XRF de bancada com detector Si-PIN. Ele mede até 20 elementos presentes no ouro sem danificar a peça; sem corte, sem pedra de toque, sem ácido.³

Perguntas frequentes

Todos os valores foram medidos nas condições de teste do fabricante e podem variar conforme o formato e a superfície da amostra.