Физические методы исследования. Часть 1. Бондарев Ю.М - 20 стр.

UptoLike

Составители: 

20
лёгких элементов она даже больше, чем вероятность рентгеновского излучения, что
вызывает определенные трудности в рентгеноспектральном анализе лёгких элементов .
В рентгеновской спектроскопии для получения спектра используется явление
дифракции лучей на кристаллах или , в области 15-150 Å , на дифракционных штриховых
решётках , работающих при малых (1-12°) углах . Основой рентгеновской спектроскопии
высокого разрешения является закон Вульфа-Брэгга (рассмотренный выше), который
связывает длину волны рентгеновских лучей λ , отраженных от кристалла в направлении θ, с
межплоскостным расстоянием кристалла d, при этом угол θ называется углом скольжения.
Он образован падающими на кристалл или отражёнными от него лучами с отражающей
поверхностью кристалла. Число n характеризует так называемый порядок отражения, в
котором при заданных λ и d может наблюдаться дифракционный максимум .
Частота колебания рентгеновских лучей (ν = с/λ), испускаемых каким-либо элементом ,
линейно связана с его атомным номером (см . формулу (5)).
Рентгеноспектральный анализ основан на использовании зависимости частоты
излучения линий характеристического спектра элемента от их атомного номера и связи
между интенсивностью этих линий и числом атомов, принимающих участие в излучении.
Иногда для повышения чувствительности рентгеноспектрального анализа его
комбинируют с химическими и радиометрическими методами . Точность
рентгеноспектрального анализа обычно 2-5 относительных процента. Предельная
чувствительность рентгеноспектрального анализа зависит от атомного номера
определяемого элемента и среднего атомного номера определяемого образца. Оптимальные
условия реализуются при определении элементов среднего атомного номера в образце,
содержащем лёгкие элементы. Наибольшие трудности возникают при анализе элементов с
малым Z и работе в мягкой области спектра.
На результаты анализа влияют общий состав пробы (поглощение), эффекты
селективного возбуждения и поглощения излучения элементами спутниками , а также
фазовый состав и зернистость образцов .
Количественный анализ по первичному излучению чаще всего проводится методом
внутреннего стандарта, иногда применяется метод внешнего стандарта. В обоих случаях
анализируемая проба втирается пестиком в рифлёную поверхность медного или
алюминиевого наконечника анода. Измерение интенсивности линий спектра производится
либо счётчиком , либо фотографированием спектра. Метод внутреннего стандарта основан
на сравнении интенсивности линий определяемого элемента А с близкой к ней линией
стандартного элемента В, искусственно введённого в пробу в точно известном количестве.
При проведении анализа принимают, что отношение I
A
/I
B
аналитических линий этих
элементов пропорционально отношению весовых концентраций. А метод внешнего
стандарта основан на сравнении интенсивности линий определяемого элемента со
стандартной пробой того же элемента. Количество определяемого элемента можно
рассчитать из формулы :
В ходе первичного возбуждения спектра происходит интенсивное разогревание
исследуемого вещества , отсутствующее при вторичном возбуждении. Первичный метод
возбуждения лучей предполагает помещение исследуемого вещества внутрь откачанной до
высокого вакуума рентгеновской трубки, в то время как для получения спектров
флуоресценции исследуемые образцы могут располагаться на пути пучка первичных
рентгеновских лучей вне вакуума и легко сменять друг друга. Поэтому приборы ,
использующие спектры флуоресценции (несмотря на то, что интенсивность вторичного
излучения в тысячи раз меньше интенсивности лучей , полученных первичным методом ), в
последнее время почти полностью вытеснили из практики установки, в которых
осуществляется возбуждение рентгеновских лучей с помощью потока быстрых электронов.
Рентгеноспектральный анализ может быть использован для количественного
B
A
B
A
I
I
k
C
C
=
(10)
                                                  20
лёгк и х э лементов она даже больш е, чем вероятность рентгеновск ого и злучени я, что
вы зы вает определенны е трудности врентгеноспек тральном анали зе лёгк и х э лементов.
      В рентгеновск ой спек троск опи и для получени я спек тра и спользуется явлени е
ди ф рак ци и лучей на к ри сталлах и ли , в области 15-150 Å , на ди ф рак ци онны х ш три х овы х
реш ётк ах , работаю щ и х при малы х (1-12°) углах . О сновой рентгеновск ой спек троск опи и
вы сок ого разреш ени я является зак он В ульф а-Брэгга (рассмотренны й вы ш е), к оторы й
связы вает дли нуволны рентгеновск и х лучей λ, отраженны х от к ри сталла в направлени и θ , с
межплоск остны м расстояни ем к ри сталла d, при этом угол θ назы вается углом ск ольжени я.
О н образован падаю щ и ми на к ри сталл и ли отражённы ми от него лучами с отражаю щ ей
поверх ностью к ри сталла. Чи сло n х арак тери зует так назы ваемы й порядок отражени я, в
к отором при заданны х λ и d может наблю даться ди ф рак ци онны й мак си мум.
      Частота к олебани я рентгеновск и х лучей (ν = с/λ), и спуск аемы х к ак и м-ли боэлементом,
ли ней носвязана сегоатомны м номером (см. ф ормулу(5)).
      Рентгеноспек тральны й анали з основан на и спользовани и зави си мости частоты
и злучени я ли ни й х арак тери сти ческ ого спек тра э лемента от и х атомного номера и связи
междуи нтенси вностью эти х ли ни й и чи слом атомов, при ни маю щ и х участи е ви злучени и .
      И ногда для повы ш ени я чувстви тельности рентгеноспек трального анали за его
к омби ни рую т    с х и ми ческ и ми       и     ради ометри ческ и ми   методами .      Т очность
рентгеноспек трального анали за обы чно 2-5 относи тельны х процента. П редельная
чувстви тельность рентгеноспек трального анали за зави си т от атомного номера
определяемогоэ лемента и среднегоатомногономера определяемогообразца. О пти мальны е
услови я реали зую тся при определени и элементов среднего атомного номера в образце,
содержащ ем лёгк и е элементы . Н аи больш и е трудности возни к аю т при анали зе э лементов с
малы м Z и работевмягк ой области спек тра.
      Н а результаты анали за вли яю т общ и й состав пробы (поглощ ени е), э ф ф ек ты
селек ти вного возбуждени я и поглощ ени я и злучени я элементами – спутни к ами , а так же
ф азовы й состави зерни стостьобразцов.
      Коли чественны й анали з по перви чному и злучени ю чащ е всего проводи тся методом
внутреннего стандарта, и ногда при меняется метод внеш него стандарта. В обои х случаях
анали зи руемая проба вти рается пести к ом в ри ф лёную поверх ность медного и ли
алю ми ни евого нак онечни к а анода. И змерени е и нтенси вности ли ни й спек тра прои зводи тся
ли бо счётчи к ом, ли бо ф отограф и ровани ем спек тра. М етод внутреннегостандарта основан
на сравнени и и нтенси вности ли ни й определяемого элемента А с бли зк ой к ней ли ни ей
стандартногоэ лемента В, и ск усственновведённогов пробув точнои звестном к оли честве.
П ри проведени и анали за при ни маю т, что отнош ени е IA/IB анали ти ческ и х ли ни й э ти х
элементов пропорци онально отнош ени ю весовы х к онцентраци й . А метод внеш него
стандарта основан на сравнени и и нтенси вности ли ни й определяемого элемента со
стандартной пробой того же элемента. Коли чество определяемого элемента можно
рассчи татьи з ф ормулы :
                                      CA     I
                                         =k A                                             (10)
                                      CB     IB
      В х оде перви чного возбуждени я спек тра прои сх оди т и нтенси вное разогревани е
и сследуемого вещ ества, отсутствую щ ее при втори чном возбуждени и . П ерви чны й метод
возбуждени я лучей предполагает помещ ени е и сследуемоговещ ества внутрь отк ачанной до
вы сок ого вак уума рентгеновск ой трубк и , в то время к ак для получени я спек тров
ф луоресценци и и сследуемы е образцы могут располагаться на пути пучк а перви чны х
рентгеновск и х лучей вне вак уума и легк о сменять друг друга. П оэ тому при боры ,
и спользую щ и е спек тры ф луоресценци и (несмотря на то, что и нтенси вность втори чного
и злучени я в ты сячи раз меньш е и нтенси вности лучей , полученны х перви чны м методом), в
последнее время почти полностью вы тесни ли и з прак ти к и установк и , в к оторы х
осущ ествляется возбуждени е рентгеновск и х лучей спомощ ью поток а бы стры х э лек тронов.
      Рентгеноспек тральны й анали з может бы ть и спользован для к оли чественного