HXRF: alternatief voor laboratoriumanalyses
De HXRF (Handheld-XRF, kortweg XRF) is een compact meetinstrument dat geschikt is om in het veld betrouwbare metingen te verrichten naar het voorkomen van bepaalde metalen/elementen in verschillende materialen en grond.
De meting is gebaseerd op de techniek van Röntgen Fluorescentie Spectrometrie en neemt over het algemeen een meettijd in beslag van 15 seconden tot enkele minuten per meting. De meettijd is afhankelijk van de te meten elementen en het doel van de metingen.
Werkingsprincipe XRF
Om de werking van de XRF techniek te kunnen begrijpen is kennis over de opbouw van een atoom nodig. Een atoom is volgens het klassieke atoommodel opgebouwd uit verschillende schillen. De verschillende schillen bestaan uit wiskundig berekende ‘banen’ waarin de elektronen van het atoom zich bevinden. Voor iedere baan beschrijft een wiskundige formule de waarschijnlijkheid om het elektron ergens aan te treffen. Elke baan heeft een bepaald energieniveau ten opzichte van de kern. Deze hoofdschillen worden met de letters K, L, M, N, O, P en Q aangeduid. Deze namen worden vooral nog veel gebruikt bij röntgenstraling, om aan te geven welke binnenschillen betrokken zijn bij de elektronische overgang die de straling veroorzaakt
In een stabiele vorm zal een atoom zijn laagst gelegen schillen vullen met elektronen. In deze vorm bezit het atoom namelijk een minimale energetische waarde. De röntgenbuis van de XRF handheld creëert energie waardoor een elektron uit de binnenste orbitalen (schillen) ‘verplaatst’ wordt (zie figuur hiernaast).
Hierdoor wordt het atoom instabiel. Het atoom wil zich weer stabiliseren door een elektron uit een ‘hogere’ orbitaal te verplaatsen naar de leeggevallen plek op de lagere orbitaal. Bij deze verplaatsing komt fluorescerende röntgenstraling vrij (in elektronVolt). De vrijkomende fluorescerende röntgenstraling is karakteristiek voor elk atoom. De intensiteit van de straling is een maat voor het gehalte van de separate elementen. De XRF handheld verwerkt de intensiteit tot een tabel met meetwaarden (zie onderstaande figuur). Deze analyse vindt plaats door een detector die de fluorescerende en teruggekaatste röntgenstraling van het monstermateriaal omzet in meetbare elektronische signalen. Deze signalen worden omgezet in elementgehaltes door het tellen van de signalen met een bepaald energieniveau per tijdseenheid.
Werkingsprincipe van de XRF-handheld
XRF apparatuur beschikt over drie of vier filters. Deze filters zorgen ervoor dat verschillende specifieke niveaus op het bodemmonster worden uitgestraald. In de software van de H-XRF is aangegeven welke elementgehalten in de diverse filters worden bepaald. Het gebruik maken van diverse filters zorgt ervoor dat de overlap van diverse röntgenlijnen wordt geminimaliseerd en dat elk elementgehalte afzonderlijk bepaald kan worden. Van elk element is bepaald met welk filter het gehalte het beste kan worden bepaald.
Toepassingsgebieden XRF
Bodem en bodemverontreiniging: gehalten aan metalen/elementen in (water)bodem – archeologische botresten, materialen-potten-scherven en metalen/elementen – landbouwkundige parameters zoals P, S, Ca, K, Mn, Mg.
Onderzoek metalen/elementen en metaallegeringen: bepaling gehaltes en onderscheid maken tussen verschillende typen metalen en legeringen zoals:
- soldeertin (tin en lood), messing (koper en zink), brons (koper en tin), sieradengoud (goud en zilver);
- gietijzer: ijzer en koolstof (> 2 massa%);
- staal: ijzer en koolstof (< 1,5 massa%) en roestvast staal: ijzer, koolstof en chroom, etc.
Onderzoek metalen in verf: bepaling van bijvoorbeeld lood- en/of chroom in dunne verflagen
Onderzoek plastics/PVC: vaststelling PVC
Gebruik, huur en advies
Wettelijke eisen
VersA Bodemadvies BV is als eerste (bodem)adviesbureau in Nederland sinds 3 april 2019 in het bezit van een door de ANVS verleende KEW-vergunning (kenmerk ANV5-PP-2018/0048170-10) voor het in bezit hebben van, het verrichten van handelingen met en de verhuur van meerdere XRF’en.
Voor het in bezit hebben en/of het verrichten van metingen/handelingen met een XRF is de ondernemer (ook de huurder dus) conform de Kernenergiewet / Besluit basisveiligheidsnormen stralingsbescherming (Bbs per 6 febr. 2018) onder andere verplicht om:
- in het bezit te zijn van een KEW-vergunning afgegeven door de Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Stralingsbescherming (ANVS);
- te beschikken over een Toezichthoudend Medewerker Stralingsbescherming (TMS) met een opleiding volgens (of vergelijkbaar met) niveau Stralingsdeskundige 5A. André Verstappen van VersA Bodemadvies BV is hiervoor gediplomeerd en kan in het kader van de verhuur deze taak/verplichting voor u verzorgen;
- elke werknemer een instructie te geven over veilig en gezond werken met een XRF. Dit dient aantoonbaar door een TMS verricht te worden;
- in het bezit te zijn van een door een Stralingsbeschermingsdeskundige (SBD) goedgekeurde stralingsrisicoanalyse;
- een Kernenergiewetdossier (KEW-dossier) bij te houden.
VersA Bodemadvies kan voor u als huurder van een XRF of als (toekomstige) bezitter van een XRF een KEW-vergunning verzorgen door een aanvraag in te dienen bij de ANVS. Tevens kan hierbij een Toezichthoudend Medewerker stralingsbescherming (TMS) geleverd worden.
Huurovereenkomst
Ten behoeve van de huur van de XRF wordt een huurovereenkomst opgesteld. Huur is mogelijk per dag, werkweek, periode van 4 weken of langer.
Transport van de XRF over de weg is vrijgesteld van vergunningen. Indien de XRF in het buitenland toegepast wordt kan er sprake zijn van specifieke vergunningen van het betreffende land.
Tijdens de huurperiode kan door ons ook een interne audit verzorgd worden waarbij nagegaan wordt er op een juiste wijze gewerkt wordt, rekening houdend met de betrouwbaarheid van metingen en met veiligheid en gezondheid.
Advies XRF
VersA Bodemadvies BV kan u als bodem- en stralingsdeskundige adviseren over:
- het veilig en gezond verrichten van metingen met de XRF. Meestal bestaat dit uit een eerste uitgebreide voorlichting/instructie en een RisicoInventarisatie&-Evaluatie (RI&E) of een opfrisinstructie;
- het nut van de toepassing van XRF bij onderzoek naar specifieke metalen/elementen en te meten materialen (bodem, waterbodem, plastics, verflagen, ander “metaal” bevattend materiaal);
- de wijze van efficiënt (bodem)onderzoek en -saneringen met de XRF en de inschatting van tijd en kosten daarbij;
- de beperkingen van de XRF als meetinstrument voor metalen/elementen;
- eventuele specifieke kalibraties voor het doel waarvoor de XRF ingezet wordt.