X-ışını flüoresansı (XRF), fiziksel ve kimyasal biçimleri ne olursa olsun numunelerdeki elemental bileşimin kantitatif ve kalitatif tayini için köklü, tahribatsız bir analitik tekniktir. XRF’de, uyarma kaynağı olarak kullanılan elektronlar veya fotonlar (X-ışınları/X-ışınları) numuneye girer ve böylece numunede bulunan elementlerin atomlarını uyarır. Foton-atom etkileşim süreçlerinden kaynaklanan karakteristik X-ışını yoğunlukları ve saçılan fotonlar, enerji dağıtıcı X-ışını spektrometreleri (EDXRF) kullanılarak tespit edilir.
EDXRF’de, uzamsal olarak farklı X-ışınları kırılmaz ve sinyal işleme elektroniği ile donatılmış bir detektör tarafından algılanır. EDXRF teknolojisinde, tüm bir spektrum neredeyse aynı anda elde edilebilir, böylece periyodik tablodaki çoğu element saniyeler içinde algılanabilir. Temel olarak tahribatsız bir kimyasal analiz teknolojisidir ve çeşitli tahribatsız ve taşınabilir test kurulumları mevcuttur. Portatif olmayan spektrofotometrelerin üç eksenli geometrisi, ikincil amaca bağlı olarak seçilen enerji aralığında ışımaya (tek renkli değil) izin verir. Bu tür kurulumlarda genellikle Si (Li) veya Ge dedektörleri kullanılır.
Taşınabilir spektrometreler söz konusu olduğunda, genellikle radyoaktif kaynaklar veya x-ışını tüpleri kullanılır. Dedektörler, gürültü seviyesini azaltmak için Peltier etkisi soğutmalıdır. Bu tip reaktifin zayıf hassasiyet limitleri vardır, bu nedenle biyolojik numunelerin eser elementleri daha az çalışılır. Dalga boyu dağılımlı X-ışını floresan (WDXRF) tekniği, çeşitli malzemelerin kalite kontrolü için rutin element analizi için gereklidir. Bu teknik, Bragg yasasına dayanmaktadır, n = 2d, burada n, kırınım düzeni tarafından tanımlanan bir tam sayıdır, saçılma açısıdır, d, kristal kafesin gezegenler arası mesafesi ve çarpışma radyasyonunun dalga boyudur.
Kristal bir örneğe geldiklerinde, yalnızca elektromanyetik radyasyon dalgaları veya atom altı parçacıkların dalga boyları atomik vakumla karşılaştırılabilir olduğunda meydana gelen yapıcı girişime maruz kalan atomlar tarafından garip bir şekilde dağılırlar. Bu teknikte, algılanan X-ışınlarının Bragg durumuna karşılık gelen yapıcı girişimi nedeniyle sinyal amplifikasyonu elde edilir. Bir kristal monokromatör, bir WD spektrometrenin ana parçalarından biridir. WDXRF teknolojisi, bir kristalden kırınım kullanılarak yayılan ayrık X-ışını dalga boylarını çok yüksek bir doğruluk derecesine kadar ayırmak ve hesaplamak için optimize edilmiş analizör kristallerini ve dedektörleri kullanır.
Bu teknik, analitik doğruluk ve kimyasal analiz yapıldığında bile doğruluk açısından diğerlerinden daha kararlıdır. X-ışını toplam yansıması (TXRF) ve mikro-X-ışını floresansı (XRF), EDXRF’nin gelişmiş çeşitleridir. TXRF, toplam dış yansıma kullanır ve TXRF’de, bir X-ışını tüpünden gelen ince, paralel, neredeyse paralel bir X-ışını ışını, birkaç nanometre kalınlığında ince bir film şeklinde hedef numunenin pürüzsüz cilalı bir yüzeyine düşer. kritik açının altındaki sıyırma açısı. Bu durum nedeniyle, tamamen yansıtılan ışın, bir numunenin foton soğurma matrisinde gelen ışının saçılmasını ve soğurulmasını azaltır.
Bu, tepe-arka plan oranında önemli bir gelişme, floresan üretiminde önemli bir değişiklik ile sonuçlanır ve sonuç olarak, hassasiyetler, üstün izleme seviyelerinde bile mevcut elementler için çok daha iyidir. TXRF’nin gelişmiş algılama sınırlamaları, onu iz element ve meta-analiz için değerli bir araç haline getirir. Tahribatsız EDXRF, WDXRF ve TXRF teknikleri ile elde edilen normal ve anormal meme dokusu/kan numunelerinin X-ışını emisyon spektrumlarını gösterir. XRF’de X-ışını tüpü ~10 tarafından üretilen X-ışınları küçük bir bölgede birleşir.
Bir grup küçük içi boş cam tüpte çoklu toplam dış yansıma olgusundan yararlanan bir multifilament lens (X-ışını odaklama sistemi) ile numunenin yüzeyindedir. Multifilament lens, numunede yayılan X ışınlarının yoğunluğunu ve çözünürlüğünü artırır. Ayrıca, numuneyi yalnızca hedef bölgeye odaklanan hassas X-ışınları ile ışınlamak, bitişik bölgelerden üretilen X-ışını flüoresansını azaltır ve böylece sinyal-arka plan oranını artırır. Foton mikroprobu, malzemedeki etkileşimlerin çok düşük birikimi ve çeşitliliği nedeniyle, malzeme bilgisi için geleceğin en iyi teknolojisidir. Bu teknik, X-ışını floresanından temel haritalama için çeşitli uygulamalarda kullanılabilir.
Sinkrotron kaynaklı X-ışını floresansı (SIXRF), senkrotron radyasyonu güçlü bir X-ışını kaynağı olarak kullanıldığından, diğer XRF teknolojilerine göre belirgin avantajlar sunar. Sinkrotron radyasyon kaynağı, yüksek polarizasyon, darbe yüksekliği, yüksek paralellik, düşük emisyon, tek renkli emisyon ve enerji güvenilirliği ile karakterize edilir. Çeşitli araştırma alanlarında önemli bir araç haline gelmiştir.
Sinkrotron kaynağı, SIXRF alanındaki deneylerin büyük başarısı için çok önemli olan yüksek akı ve düşük sapmanın bir kombinasyonunu sağlar. Sinkrotron radyasyonunun önemli bir özelliği, Compton saçılmasının neden olduğu arka plan seviyesindeki önemli düşüş nedeniyle SIXRF kurulumunun izleyici seviyelerinde bulunan belirli elementlerin konsantrasyonlarını tespit etmesine izin veren doğrusal polarizasyondur. Compton saçılmasının neredeyse tamamen bastırılması, detektörü polarizasyon düzleminde senkrotron ışınına göre 90°’de konumlandırarak elde edilebilir. Bu nedenle, senkrotron radyasyonu kullanılarak gelişmiş bir algılama sınırı elde edilebilir. Sinkrotron radyasyonunun yönü ve parlaklığı, ince ışınları analiz etmek için üstün yetenek sağlar.
Parçacık kaynaklı X-ışını emisyonu (PIXE), elementleri ve yüksek element kesitlerini analiz etmek için iyi bilinen bir tekniktir. Son yıllarda, çoğu bilim insanı bu tekniği biyolojik numuneler için kullandı. Arka plan devamlılığının düşük olması nedeniyle diğer tekniklere göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Düşük Z elementlerinin ölçümleri küçük ölçekte gerçekleştirilebildiği için PIXE, biyolojik numuneler alanında yeni bir çağ açar. Microbeam PIXE, ppm düzeyinde yüksek doğrulukta sonuç veren ve ışın boyutunun biyolojik bir numunenin hücre boyutlarından daha küçük olduğu bir teknik olarak da bilinir.
PIXE’de enerjik (MeV) protonlar, X ışını üreten iç kabuk bozunma süreci aracılığıyla X ışını spektrumunu üretmek için hedef atomları uyarır. PIXE spektrumundan elde edilen normal ve anormal meme kanseri dokularını gösterir. X-ışını absorpsiyon spektroskopisi, çekirdek elektronun boş LUMO durumunda ve X-ışını absorpsiyonu yakın kenar spektroskopisi (XANES) ve genişletilmiş X-ışını absorpsiyon üst yapısı (EXAFS) olarak bilinen bağlı durumda uyarıldığı bir tekniktir.
Sinkrotron çoğunlukla bir X-ışını kaynağı olarak kullanılır, ancak ticari laboratuvar tabanlı sistemler de mevcuttur. XANES spektrumu metalik bölgenin ara redoks durumunu, yerel koordinasyon ortamını, kimyasal türleşmesini ve simetrisini ortaya koyarken, EXAFS uyarılmış atomun komşu veya komşu atomlarının kimliğini, sayısını ve mesafesini belirler. XAS teknikleri, bir element hakkındaki yerel yapısal bilgilerin tozlar ve çözeltiler gibi düzensiz numunelerden bile çözülebilmesi açısından X-ışını kristalografisi tekniklerinden üstündür. Normal ve birincil invaziv meme kanseri dokularında çinko, demir ve bakırın oksidasyon durumunu incelemek için XANES spektroskopisi kullanıldı.
Meme dokusu örnekleri genellikle mastektomi, lumpektomi ve meme küçültme ameliyatlarından alınır. Sağlıklı popülasyonda iz element düzeylerinde geniş değişkenlik olduğundan, karşılaştırma için aynı bireyden, genellikle kötü huylu/neoplastik dokulardan uzak bölgelerden sağlıklı doku da toplanır. Doğrudan ıslak doku üzerinde gerçekleştirilen SIXRF gibi ölçümler için toplanan doku numuneleri, kan lekelerini çıkarmak için Milli-Q su ile yıkandı ve analiz için oda sıcaklığında veya <40 °C'de formalin içinde (su içinde %10 formaldehit) saklandı.
EDXRF ölçümleri için, doku numuneleri -60 °C’de dondurularak kurutulur ve basınç düşürülür, yaklaşık 10 atm; Daha düşük sıcaklık, arsenik (As) ve cıva (Hg) gibi uçucu elementlerin tutulmasına izin verir. Kurutulmuş doku numuneleri, sıvı nitrojen soğutmalı bir dondurma değirmeninde öğütülür ve daha fazla kimyasal işlem veya katkı maddesi olmaksızın peletler halinde preslenir. İnce kesit gerektiren TXRF teknikleri için doku örnekleri küçük parçalara ayrılır ve sıvı nitrojen ile soğutulduktan sonra silindirik parçalara ayrılır.
Eksize edilen dokular daha sonra ince kesitler elde etmek için kriyojenik bir mikrotom kullanılarak kesilir. İnce kesit silikon-alkol solüsyonu ile hidrofobik numune tutucunun ortasına yerleştirilir ve ardından kurutulur. İnce kesitlere internal standart solüsyonu eklendi ve tekrar kurutuldu. Farklı araştırmacılar ayrıca eser elementleri tanımlamak için meme kanserinden kan ve serum kullandılar. İnsan kan örneklerinde eser element tayini için 4 mL kan 1350 mg selüloz ile karıştırılarak liyofilize edildi.
Bu karışımdan ince bir toz peletlendi ve WD-XRF ölçümleri için kullanıldı. Serum örnekleri de dondurularak kurutulur ve çalışmada SIXRF’de kullanılan küçük peletler yapılır. Bu serum numunelerinin PIXE analizi için, numuneyi iletken hale getirmek için grafit tozu ve peletler de eklenir.
kaynak:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/xrs.2968
https://www.hindawi.com/journals/jbp/2013/192026/
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]