XRF란 무엇인가요?

XRF는 재료의 원소 조성을 확인하는 비파괴 분석 기술입니다. XRF 분석기는 시료에 1차 X선을 조사해 여기할 때 방출되는 형광(2차) X선을 측정하여 시료의 화학 조성을 판별합니다. 시료의 각 원소는 고유한 형광 X선 집합을 생성하므로 XRF 분광법은 재료 조성을 정성 및 정량 분석하는 데 매우 효과적입니다.

X선 형광 발생 과정

모든 XRF 장비는 주로 두 가지 핵심 부품, 즉 X선원(일반적으로 X선관)과 검출기를 중심으로 설계됩니다. X선원에서 생성된 1차 X선은 시료 표면을 향하며, 빔을 조정하기 위해 필터를 통과하기도 합니다. 빔이 시료의 원자에 닿으면 원자에서 2차 X선이 발생하고 검출기가 이를 수집하고 처리합니다. 

시료 원자가 방출한 X선은 검출기에 수집되어 분석기에서 처리됩니다. 그 결과 X선 강도 피크와 에너지를 나타내는 스펙트럼이 생성됩니다. 피크 에너지로 원소를 식별하고 피크 면적(또는 강도)으로 시료 내 함량을 확인합니다.

분석기는 이 정보를 사용해 시료의 원소 조성을 계산합니다. 

시작 버튼 또는 트리거를 누른 뒤 분석 결과를 받기까지 빠르면 2초, 길면 몇 분이 걸릴 수 있습니다. 

소요 시간은 사용 장비, 측정 원소 범위 및 각 원소의 농도에 따라 달라집니다.

방출된 X선의 에너지는 원소마다 고유합니다. 따라서 XRF는 측정 시료의 정성 정보를 제공하며 정량 분석에도 사용할 수 있습니다.

분석 중 시료의 원자에는 어떤 일이 일어날까요?

안정된 원자는 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 구성됩니다. 전자는 에너지 준위 또는 껍질(K, L, M, N)에 배치되며 각 준위가 포함할 수 있는 전자 수는 다릅니다. 

고에너지 1차 X선이 원자에 부딪히면 원자의 평형 상태가 깨집니다. 낮은 에너지 준위의 전자가 튕겨 나가 빈자리가 생기면서 원자가 불안정해집니다. 

안정 상태를 회복하기 위해 높은 에너지 준위의 전자가 이 빈자리를 채웁니다. 전자가 두 준위 사이를 이동하면서 남는 에너지가 2차 X선으로 방출됩니다.

산업 분야에서 XRF는 어떻게 활용되나요?

휴대용 XRF 분석기는 합금을 식별하고 트램프 원소를 검출하며 지구화학 데이터를 제공하고 귀금속을 분석합니다. 또한 코팅 중량과 도금 두께를 측정해 재료의 화학 규격 충족 여부를 확인합니다.

• 석유·가스 — 유동 가속 부식 또는 황화물 부식이 우려되는 배관의 재료 식별(PMI)에 중요합니다.
• 금속 제조 — 비파괴 원소 분석으로 잘못된 금속이나 규격에 맞지 않는 합금이 생산 공정에 투입되지 않도록 합니다.
• 자동차·항공우주 — 금속 부품과 코팅의 입고 검사 및 품질 관리에 사용합니다.
• 고철 재활용 — 고철을 빠르고 정확하게 분류해 작업 효율과 수익성을 높입니다.
• 귀금속 재활용 — 귀금속 종류를 정확히 식별하고 유해 금속이 재활용 공정에 들어가는 것을 방지합니다.
• 광업·탐사 — 경제성이 가장 높은 자원을 신속하게 식별하고 회수합니다.
• 건설·환경 공학 — 위험 평가 선별, 위험 현장 모델링, 복원 작업의 품질 관리에 활용합니다.

XRF는 안전한가요?

분석 중 X선관에 전원이 공급되면 분석기에서 방향성 방사선 빔이 방출됩니다. 방사선 노출을 실제 선량 한도보다 훨씬 낮게 유지하도록 합리적인 조치를 취해야 합니다. 시간, 거리, 차폐의 세 요소가 노출을 줄이는 데 도움이 됩니다.

휴대용 XRF 분석기의 방사선은 일반적인 치과 또는 의료용 X선 촬영에서 받는 노출과 비슷하지만, 분석기를 항상 시료에 직접 향하게 하고 사람이나 신체 부위를 향하지 않도록 주의해야 합니다. 다음은 일곱 가지 안전 수칙입니다.

1. 운전자에게 방사선 안전 교육을 제공합니다.
2. 주 빔 표시등(X선 켜짐)이 켜져 있을 때 장비를 자신이나 다른 사람에게 향하지 않습니다.
3. 분석 중에는 시료를 손으로 잡지 않습니다.
4. 주 빔 표시등을 확인합니다.
5. 장비를 주의하고 존중하여 취급하고 사용합니다.
6. 현지 보관 요건에 따라 안전하게 보관합니다.
7. 방사선 안전 비상 상황이 발생하면 방사선 안전 담당자와 분석기 공급업체에 알립니다.

전문 X선 장비는 어디서 구매할 수 있나요?

당사는 X선 장비, X-MET8000 Series 휴대용 재료 성분 분석기 및 Hitachi High-Tech의 X-Strata920 탁상형 도금 두께 분석기를 전문적으로 공급합니다.