LAB-ammattikorkeakoulun Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt (EKI) -hankkeessa vuonna 2021 valmistuneen kiertotalouslaboratorion yksi uusista hankinnoista on kannettava XRF-analysaattori, jolla voidaan analysoida metalliseosten ja monien muiden materiaalien (kiinteät, nestemäiset, jauhemaiset) alkuainekoostumuksia tarkasti ja luotettavasti. Linkki EKI-hankkeen kotisivulle.

Vasemmalla on tuki, missä analysaattoria pidetään mittausten välissä, silloin kun ei mitata. Keskellä metallinen mittausalusta, minkä päälle näyte asetetaan. Oikealla XRF-analysaattori, millä itse mittaus suoritetaan. — Kuva 1. XRF-analysaattorin tuki, mittausalusta ja analysaattori. (Kuva: Kusti Ruokamo)

Mikä on XRF?

XRF-analysaattoreiden (X-Ray Fluorescence) toiminta perustuu röntgensäteilyyn, joka kohdistetaan kapeana keilana mittauskohteeseen. Alkuaineiden atomien elektronit siirtyvät elektronikuorelta toiselle röntgensäteilyn vaikutuksesta. Samanaikaisesti atomille ominaista fluoresenssisäteilyä emittoituu (säteilee), jonka ilmaisin eli detektori tunnistaa. (Finfocus Instruments oy 2020 a)

Laitteen käyttäminen ja mittaaminen

Ennen XRF-analysaattorin käyttöä, jokaisen uuden käyttäjän on suoritettava käyttöönottokoulutus. Tutkittava kappale tai näyte määrittää, millä metodilla mittaus suoritetaan ja valittavissa on eri tarpeisiin omat tehdaskalibroidut metodit. Tarvittaessa laitteeseen voidaan tehdä lisäksi omia kalibrointeja.

Ensimmäiseksi valitaan tutkittavan näytteen perusteella sopiva metodi ja mittausaika. Näyte asetetaan mittausalustan päälle ja analysaattorin linssi painetaan näytettä vasten. Analysaattorin liipaisinta painetaan, jonka jälkeen mittaustulos näkyy laitteen näytöllä reaaliaikaisesti ja päivittyy sitä tarkemmaksi mitä pidempi mittausaika on valittuna. Mittauksen jälkeen voidaan luoda raportti tai jatkaa seuraavaan näytteeseen ja suorittaa raportointi myöhemmin.

Henkilö tekee haitta-aine määritystä XRF-analysaattorilla laboratoriossa. Tutkittava näyte on muovipussissa olevaa biohiiltä, jonka päälle analysaattorin linssi on painettu mittauksen ajaksi. — Kuva 2. Biohiilen haitta-aineiden määritys XRF:n avulla. (Kuva: Heidi Rutila)

XRF-analysaattorin käyttökohteita

Kannettava XRF-analysaattori sopii erityisesti kenttäkäyttöön ja nopeisiin mittauksiin sekä laboratorioon, että tuotannon laadunvalvontaan. Mittausalue kattaa alkuaineet magnesiumista (Mg) uraaniin (U). Alkuainemäärityksen lisäksi sillä voidaan määrittää mikrometriluokkaa olevien pinnoitteiden paksuuksia. (Finfocus Instruments oy 2020a)

Oranssin ja harmaan värinen XRF-analysaattorin pöytäjalusta. — Kuva 3. XRF-analysaattorin pöytäjalusta, mitä käytetään erityisesti laboratorio- ja tuotantomittauksissa, kun tutkittavia näytteitä on paljon. (Kuva: Kusti Ruokamo)

Yleisimpiä käyttökohteita ovat mm. romun lajittelu, PMI-mittaukset (positiivisen materiaalin tunnistaminen) eli metallien ja seosten kemiallisen koostumuksen todentaminen, PIMA-mittaukset eli pilaantuneiden maa-alueiden alkuainepitoisuuskartoitukset, RoHS-analyysit (EU-direktiivi, jolla rajoitetaan tiettyjen haitallisten aineiden käyttöä sähkö- ja elektroniikkalaitteissa) sekä kaivos ja malmianalyysit (kairasydämet, soijanäytteet, maa-ainekset ja malminäytteet). (Finfocus Instruments oy 2020b)

Kirjoittaja

Kusti Ruokamo toimii kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa ja kiertotaloutta edistävissä hankkeissa.

Lähteet

Finfocus Instruments oy. 2020a. Alkuaineanalyysi. Viitattu 14.6.2022. Saatavilla https://finfocus.fi/alkuaineanalyysi

Finfocus Instruments oy. 2020b. Alkuaineanalysaattoreiden käyttökohteet. Viitattu 14.6.2022. Saatavilla https://finfocus.fi/alkuaineanalysaattoreiden-k%C3%A4ytt%C3%B6kohteet

Linkit

Linkki 1. EKI. 2022. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. Projekti. Viitattu 14.06.2022. Saatavilla https://lab.fi/fi/projekti/eki