A részecskeindukált röntgenemissziót (PIXE), kiegészítve más (ionnyalábos) analitikai technikákkal, széles körben alkalmazzák számos multidiszciplináris kutatási területen, a konkurens módszerek, mint az ICP-MS, XRF vagy a szinkrotron-alapú technikák előretörésének ellenére. Az ATOMKI-ban a PIXE módszer két fő alkalmazási területe a városi aeroszolszennyezés jellemzése és az archeometria. A PIXE technika előnyei a következők: gyors, teljesen kvantitatív standardok használata nélkül is, az elemek széles skáláját lefedi (Z= 6-92), általában nem igényel semmilyen mintaelőkészítést, nagyon kis mintatömeg elegendő az elemzéshez, körültekintő alkalmazása esetén roncsolásmentes, valamint egyidejűleg alkalmazható más ionnyaláb analitikai módszerekkel együtt.
Az ATOMKI 2MV Tandetron gyorsítójának bal 45 fokos nyalábcsatornájára kifejlesztettünk egy mobil, levegőre kihozott nyalábos PIXE mérőrendszert, amely képes a különböző típusú minták elemi összetételének gyors analízisére széles rendszámtartományban (N-U), nagyon jó érzékenységgel. A levegőre kihozott rendszereknek számos előnye van: egyszerű és gyors mintacsere, nincs töltődés, a minta nyaláb okozta hőkárosodása csökken, az illékony elemek nem párolognak el, valamint vákuumérzékeny és nagyméretű tárgyak is vizsgálhatók. A mérőrendszer részei a következők: egy röntgendetektor klaszter, 2 pozícionáló lézer, egy digitális kamera-mikroszkóp, egy X-Y precíziós mintamozgató, egy Faraday-kalitkához kapcsolt pikoamper mérő, valamint egy PC-n futó mérésvezérlő és adatgyűjtő szoftver-együttes. Alapesetben a detektor-klaszter három 65 mm2-es Be ablakos SDD detektorból és egy 30 mm2 felületű, ultravékony Si3N4 ablakkal rendelkező SDD detektorból áll, de ha az analitikai feladat megkívánja, a mérőrendszer egyszerűen kiegészíthető további detektorokkal (pl. részecske vagy gamma detektor). A rendszer 2 L/perc He áramlásban lehetővé teszi a 0,35 keV és 26 keV közötti röntgensugárzás, azaz a Z > 6 rendszámú elemek egyidejű detektálását.
Kimutattuk, hogy az ultravékony ablakú detektor és a céltárgy közötti He-telítettségi szint ismerete nagyon fontos, mert a telítettség néhány tized százalékos ingadozása a könnyű elemek esetében (Z<17) jelentősen befolyásolja a számított koncentráció értékeket. A He telítettség becsléséhez a kisenergiájú röntgenvonalak mérése szolgáltatja az információt.
Legjobb tudomásunk szerint ez az egyetlen olyan levegőre kihozott nyalábos PIXE-rendszer, amely 0,35 keV-ig lefelé méri a karakterisztikus röntgenenergiákat, és valamennyi mért elemre vonatkozóan mennyiségi információt szolgáltat.
A rendszer jelenlegi állapotában alkalmas mind vékony, mind vastag minták gyors, nagy érzékenységű komplex analízisére, ami megfelel a korszerű légköri aeroszol- és örökségtudományi kutatások követelményeinek. Ezzel az új, nagy teljesítőképességű PIXE-rendszerrel akár 100-150 minta PIXE mérését is el tudjuk végezni egy 10-12 órás műszakban, minimalizálva a drága és korlátozottan rendelkezésre álló gyorsítóidő felhasználást.