Элементный анализ состава ферритовой керамики методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии - Химия дипломная работа

Главная

Химия
Элементный анализ состава ферритовой керамики методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии

Сущность рентгенофлуоресцентного метода анализ. Проблемы возникающие при определении концентраций с помощью рентгенофлуоресцентного анализа. Влияние состояния поверхности на интенсивность флуоресценции. Основные модули и принцип работы спектрометра.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Санкт-Петербургский государственный университет
«Элементный анализ состава ферритовой керамики методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии»
к. ф.- м.н., доц. Панчук Виталий Владимирович
д.х.н., проф. Москвин Леонид Николаевич
Керамика - это особым образом обработанные смеси различных неорганических веществ в тонкоизмельченном состоянии. Ферриты, наиболее распространено, получают в виде спеченной керамики.
Благодаря ряду замечательных свойств: термостойкости, высокой механической прочности, малым диэлектрическим потерям, инертности к ряду агрессивных сред, стабильности и надежности работы в течение длительного времени при термоударах, изменении влажности и давления, радиационной стойкости, ферритовую керамику широко применяют в электронике, автоматике, телемеханике, вычислительной технике, квантовой электронике и т.д.
Ферриты занимают особое место среди множества магнитных материалов, применяемых в технике, основным компонентом которых является оксид железа Fe2O3. В состав индивидуальных ферритов могут входить оксиды многих металлов.
Ферриты являются типичными соединениями переменного состава, который в общем случае можно выразить формулой
где А, В, … - любые ферритообразующие элементы.
Анализ ферритовой керамики весьма трудоемкий процесс, он требует значительного времени пробоподготовки, затраты реактивов, и использования различной аппаратуры, это все может вызвать на разных стадиях потери и разрушение вещества, что может привести к ошибке анализа. Свойства керамики напрямую зависят от ее состава, который необходимо контролировать.
Рентгенофлуоресцентный метод является наиболее подходящим для анализа, выбранного объекта. Это неразрушающий метод одновременного многоэлементного качественного и количественного анализа, которым можно определить элементы, располагающиеся в периодической таблице от беррилия до урана.
Данный метод обладает широким диапазоном определяемых содержаний: от 10-4 до 100 масс. %, при этом инструментальная погрешность метода составляет несколько процентов. В этом методе анализируемый образец и стандарты легко готовятся к исследованию, они не требуют растворения для анализа. Однако следует помнить, что для получения корректных результатов анализа необходимо учитывать межэлементное влияние
Рентгенофлуоресцентный анализ - один из современных спектроскопических методов исследования вещества с целью получения его элементного состава, т о есть его элементного анализа. Рентгенофлуоресцентный анализ широко используется в промышленности, научных лабораториях. Благодаря простоте, возможности экспресс-анализа, точности, отсутствием сложной пробоподготовки, сферы его применения продолжают расширяться.
Уникальность метода и возможности применения можно охарактеризовать в общих чертах следующим образом:
1). Метод рентгенофлуоресцентного анализа позволяет производить неразрушающий многоэлементный качественный и количественный анализ твердых и жидких образцов.
2). Стандартные образцы находятся в том же состоянии что и исследуемый образец.
3). Скорость проведения анализа очень высока (время на определение одного компонента составляет примерно 1 мин.).
4). Приборы для анализа обычно определяют среднее значение на плоской поверхности образца диаметром ~40мм., а глубина образца, охватываемая анализом, составляет максимально 0,1 - 0,5мм от поверхности.
Недостаток метода состоит лишь в том, что он не применим для обнаружения элементов легче натрия и лишь частично применим для обнаружения элементов, стоящих до кальция.
В настоящее время рентгенофлуоресцентный анализ используется в следующих средах:
· Экология и охрана окружающей среды: определение тяжёлых металлов в почвах, осадках, воде, аэрозолях и др.
· Геология и минералогия: качественный и количественный анализ почв, минералов, горных пород и др.
· Металлургия и химическая индустрия: контроль качества сырья, производственного процесса и готовой продукции.
· Лакокрасочная промышленность: анализ свинцовых красок.
· Ювелирная промышленность: измерение концентраций ценных металлов.
· Нефтяная промышленность: определение загрязнений нефти и топлива.
· Пищевая промышленность: определение токсичных металлов в пищевых ингредиентах.
· Сельское хозяйство: анализ микроэлементов в почвах и сельскохозяйственных продуктах.
· Археология: элементный анализ, датирование археологических находок.
· Искусство: изучение картин, скульптур, для проведения анализа и экспертиз.
1. СУЩНОСТЬ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА АНАЛИЗА
Рентгенофлуоресцентный анализ относят к категории элементных анализов. Диапазон определяемых элементов и границы их обнаружения в рентгенофлуоресцентном методе анализа зависят от используемой аппаратуры. В общем случае, в область определяемых входят элементы от Be до U включительно. Граница обнаружения зависит от атомного номера элемента, например, для фосфора граница обнаружения составляет 0.01%, для элементов начала V периода оценивается в 0.0002%.
Метод характеризуют высокая экспрессность и относительно простая пробоподготовка, нет ограничений по физическим свойствам и химическому составу объекта исследования. Известны методики рентгенофлуоресцентного анализа твердых и жидких образцов, дисперсных и монолитных, образцов растительного, животного и минерального происхождения. Метод отличает недеструктивность, т.е. в процессе анализа с образцом не происходит никаких химических изменений. Пороговую чувствительность во многих случаях ограничивает фон, который создают рассеянные рентгеновские лучи.
Особенностью рентгенофлуоресцентного метода, выгодно отличающей его от других физических методов анализа, является его высокая помехоустойчивость.
Физическая сущность рентгенофлуоресцентного метода разъясняется классической моделью взаимодействия излучения, с атомом вещества, схематично изображенной на рис.1
Электронные оболочки, начиная от ядра атома, обозначаются буквами латинского алфавита: K, L, M, N, O и т.д. Чем дальше от ядра, тем больше возрастает сложность этих оболочек, растет число энергетических подуровней, число электронов на них и одновременно уменьшается энергия связи электронов с атомами.


Квант электромагнитного излучения возникает в случае перехода электрона с одной из удаленной от ядра оболочки на более близкую к ядру оболочку при наличии в ней вакансии, образующейся в результате ионизации. При этом энергия излученного кванта определяется разностью энергий уровней, между которыми произошел переход электрона. В результате бомбардировки атомов образца рентгеновскими квантами, исходящими из рентгеновской трубки, выбивается один из электронов атома с одной из ближайших к ядру оболочек - K, L, M и образуется вакансия на соответствующей оболочке, атом переходит в возбуждённое состояние, сопровождающееся ионизацией определённого уровня. В возбуждённом состоянии атом пребывает крайне малое время, порядка одной 10-7 сек, после чего возвращается в спокойное положение (основное состояние). При этом электроны с внешних оболочек либо заполняют образовавшиеся вакантные места, а излишек энергии испускается в виде фотона, либо энергия передается другому электрону из внешних оболочек (оже-электрон). При этом каждый атом испускает фотоэлектрон с энергией строго определённого значения, например железо при облучении рентгеновскими лучами испускает фотоны Кб = 6,4 кэВ. Далее соответственно по энергии и количеству квантов судят о строении вещества.
Процесс возбуждения рентгеновской флуоресценции носит вероятностный характер, т.е. возникновение разных линий обуславливается вероятностью соответствующих переходов, и этим определятся расположение и интенсивность различных линий спектра. При жестком электромагнитном облучении образца первичный квант E1 может выбить электрон на K- оболочке с образованием вакансии, которая мгновенно заполняется электроном с L-, M-, и т.д. оболочки, что приводит к появлению вторичного (флуоресцентного) кванта (рис 1.)
В процессе возбуждения электронов и появления вторичного излучения одновременно участвует огромное число атомов, в то же самое время происходят различные переходы, но вероятность перехода с ближайшего (L) уровня в несколько раз выше, поэтому излученных квантов E2, определяемых переходом L-K ,в то же число раз больше, чем для случаев перехода M-K - E3 (рис.1). Интенсивность или «яркость» возникающих при этом линий вторичного рентгеновского спектра различна в той же пропорции. Все линии, образующиеся при заполнении вакансии на K- уровне, относятся к так называемой K- серии, а внутри серии эти линии обозначаются буквами греческого алфавита: б, в, г… Переходу L-K отвечает Kб - линия, переходу M-K отвечает Kв - линия и т.д. Аналогично, при образовании вакансии на L-оболочке и дальнейшем ее заполнении образуются линии, называемые L-серией. И здесь также линии обозначаются греческими буквами: б, в, г. Переход M-L дает Lб -линию, переход N-L дает Lв линию, переход O-L дает Lг - линию. По тому же принципу классифицируют и линии: M, N, O и т.д. серий. Идентификация состава анализируемого вещества пробы производится по характеристическим спектральным линиям, представленным в справочной литературе по наиболее вероятным электронным переходам с учетом особенностей строения конкретных атомов.
1.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ
Помимо непосредственного возбуждения атомов определяемого элемента первичным рентгеновским излучением, может наблюдаться ряд других эффектов, нарушающих линейную зависимость интенсивности характеристической линии от концентрации элемента. Интенсивность зависит не только от содержания в образце анализируемых атомов, но и от процессов поглощения и рассеяния этого вещества, которые вместе взятые дают так называемое ослабление.
Если направленный пучок рентгеновского излучения проходит через слой вещества толщиной D и плотностью с, то его интенсивность уменьшается по экспоненциальному закону:
где µ - коэффициент ослабления, который является параметром материала и зависит, кроме того, от длины волны рентгеновского излучения. Коэффициент µ пропорционален с и быстро возрастает с увеличением порядкового номера элемента и длины волны рентгеновского излучения. Отношение µ/с называется массовым коэффициентом ослабления. См. рис.2
Как говорилось ранее, ослабление складывается из двух физических процессов - поглощение и рассеяние, т.е. коэффициент ослабления равен:
где ф - коэффициент поглощения; у - коэффициент рассеяния.
Главным является то, что доля ф возрастает с увеличением Z и л, и что эта составляющая доминирует над у в области длин волн, типичной для рентгенофлуоресцентного анализа (за исключением самых легких элементов, таких как углерод). Поэтому в практике рентгенофлуоресцентного анализа ослабление идентично поглощению.


Поглощение происходит в том случае, когда кванты внешнего излучения, падающие на материал, выбивают электроны из атомной оболочки.
При этом энергия квантов излучения расходуется, с одной стороны, на вырывание (работу выхода) электронов из атомов и, с другой стороны, на сообщение им кинетической энергии.


Введенный ранее коэффициент ф является функцией длины волны излучения. На рис.3 в качестве примера приведена зависимость массового коэффициента поглощения ф от л, или так называемый спектр поглощения.
Ход кривой не плавный. На спектре имеются скачки, называемые краями поглощения, которые возникают из-за квантового характера поглощения, и говорят, что спектр поглощения имеет линейчатую форму.
Краем поглощения называется индивидуальная характеристика атомов, соответствующая значению энергии, при которой происходит скачкообразное изменение коэффициента поглощения. Такая особенность поглощения имеет простое физическое объяснение. При энергиях квантов, превышающих энергию связи электронов на K - оболочке, сечение поглощения для электронов на L - оболочке имеет величину по крайней мере на порядок меньшую, чем для K - оболочки.
По мере уменьшения энергии рентгеновских квантов и приближении ее к энергии отрыва электрона с K - оболочки поглощение растет в соответствии с формулой, где коэффициент C задается для K - оболочки.
где N - число Авогадро, Z - атомный номер поглощающего элемента, A - его атомный вес, л - длина волны, n - показатель степени, принимающий значения между 2,5 и 3,0, а C - постоянная, скачкообразно уменьшающаяся при переходе через край поглощения.
При уменьшении энергии рентгеновских квантов ниже энергии связи электрона на K - оболочке (~ 20 кэВ), происходит скачкообразное уменьшение поглощения. т. к. рентгеновское излучение с меньшей энергией может взаимодействовать только с электронами на L- и M- оболочках. В процессе дальнейшего уменьшения энергии поглощение вновь возрастает в соответствии с формулой, в которой коэффициент С задается уже для L- оболочки. Этот рост продолжается вплоть до скачков, соответствующих энергиям связи электронов на L- оболочках. Далее этот процесс происходит для электронов на M- оболочках и т.д.
Явление, когда рентгеновский луч при взаимодействии с веществом изменяет направление, называется рассеянием. Если рассеянное излучение имеет ту же длину волны, что и первичное, то процесс называется упругим или рэлеевским рассеянием. Упругое рассеяние происходит на связанных электронах, его используют для установления кристаллической структуры вещества с помощью методов рентгеновской дифракции. Если длина волны рассеянного излучения больше длины волны первичного излучения, то процесс называют неупругим или комптоновским рассеянием. Неупругое рассеяние является результатом взаимодействия рентгеновского излучения со слабо связанными внешними электронами.
Хотя рассеяние мало по сравнению с поглощением, оно происходит во всех случаях, в том числе и при рентгенофлуоресцентном анализе. Вместе с возникающим при флуоресцентном возбуждении характеристическим рентгеновским излучением рассеянное излучение образует поле вторичного излучения, которые и фиксирует спектрометр. Однако при рентгенофлуоресцентном анализе используется главным образом характеристическое флуоресцентное излучение, рассеянное чаще всего является помехой, образующей фон, блики в спектре. Рассеянное излучение желательно иметь на возможно более низком уровне.
1.3 ИСТОЧНИКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Основным источником рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, в которой есть два электрода - катод и анод. При нагреве катода происходит электронная эмиссия. Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и бомбардируют поверхность анода. Анод изготавливается из тяжелого металла, испускающего рентгеновское излучение под воздействием потока электронов. В настоящий момент трубки делают в основном с родиевым анодом, максимальным входным напряжением 50КВ и максимальной силой тока 1мА. На рис.4 изображена схема одной из конструкций рентгеновской трубки, которая представляет собой вакуумированную стеклянную колбу (10-5 - 10-6 мм рт. ст.) с бериллиевым окном, с введенными в нее электродами - катодом и анодом.


Спектр излучения рентгеновской трубки лежит в достаточно широком диапазоне длин волн. В его состав входит тормозное рентгеновское излучение, представляющее собой непрерывное распределение по энергиям. Форма спектра тормозного излучения зависит от материала анода рентгеновской трубки и приложенного напряжения, при этом со стороны коротких волн эта кривая начинается с некоторой пороговой минимальной длины волны min, зависящей только от приложенного напряжения (рис.5).


Для разных групп элементов используются различные значения силы тока и напряжения на трубке. Этой энергии достаточно чтобы возбуждать и регистрировать рентгенофлуоресцентное излучение различных атомов от натрия (Be) до урана (U). Для исследования лёгких элементов вполне достаточно установить напряжение 10 кВ, для средних 20-30 кВ, для тяжелых - 40-50 кВ. Кроме того, при исследовании лёгких элементов большое влияние на спектр оказывает атмосфера, поэтому камеру с образцом либо вакуумируют, либо заполняют гелием.
Кроме рентгеновских трубок, источниками рентгеновского излучения могут быть радиоактивные изотопы, одни из которых могут непосредственно испускать рентгеновское излучение, другие испускают электроны или частицы, генерирующие рентгеновское излучение при бомбардировке металлических мишеней. Для радиоактивных изотопных источников необходимо, что бы их период полураспада был достаточно большим (не менее 1?2года). Интенсивность рентгеновского излучения изотопных источников значительно меньше, чем рентгеновской трубки, но они имеют свои преимущества: малые габариты и отсутствие потребности в электроэнергии. Наиболее широко радиоизотопные источники используются в полевых условиях при анализе геологических образцов.
Для разложения излучения в спектр (выделения различных длин волн) используются кристаллы-анализаторы с кристаллическим плоскостями, параллельными поверхности и имеющими межплоскостное расстояние d.


Параллельный пучок рентгеновского излучения, падающий на поверхность кристалл-анализатора, упруго рассеивается атомными плоскостями его кристаллической решетки. При выполнении условия дифракции, описываемого законом Вульфа-Брегга:
происходит интерференционное усиление отраженного излучения. В этом выражении n - порядок отражения; d - межплоскостное расстояние (постоянная решетки); л - длина волны излучения; и - угол между лучом и плоскостью кристалла.
При падении на кристалл-анализатор полихроматического рентгеновского излучения под углом и интенсивно отражается излучение только с одной длиной волны. Чтобы с помощью кристалл-анализатора зарегистрировать весь спектр, необходимо вращать кристалл, меняя угол и, и одновременно с ним вращать детектор на угол 2и, чтобы регистрировать отраженное кристаллом излучение. Угловое положение и кристалла-анализатора задается компьютером в зависимости от длины волны, которую нужно выделить из спектра для анализа требуемого элемента.
Выделенное излучение поступает в детектор рентгеновского излучения для измерения интенсивности. Мерой интенсивности является число фотонов, поступающее в счетное устройство за единицу времени - скорость счета [имп/с]. Так как разделение пиков рентгеновской флуоресценции зависит от соотношения длины волны и межплоскостного расстояния (d), для увеличения селективности и чувствительности аппаратуры, измерение спектра исследуемой пробы в широком диапазоне энергий производят с помощью нескольких кристаллов-анализаторов из различных материалов. Монокристаллы, такие как германий, фторид лития, антимонид индия являются идеальными анализаторами для излучения многих элементов. В последнее время, многослойные синтетические покрытия используются для увеличения чувствительности при анализе легких элементов.
После возбуждения спектр регистрируется на специальном детекторе. По пикам полученного спектра можно качественно определить, какие элементы присутствуют в образце. В приборах рентгенофлуоресцентного метода анализа применяются в основном детекторы, которые позволяют регистрировать отдельные кванты. Их принцип действия основан на свойстве рентгеновского излучения ионизировать атомы или возбуждать в соединениях световую эмиссию. Возникшие после поглощения рентгеновского кванта в активном объеме детектора заряды или кванты света усиливаются, достаточно, чтобы вызвать импульс напряжения, который в необходимой степени превышает уровень электронных шумов. В диапазоне длин волн, который обычно используют в рентгеновских спектрометрах, наиболее часто применяют газовые ионизационные детекторы, пропорциональные, сцинтилляционные, а также полупроводниковые детекторы.


Детектор представляет собой полый герметичный цилиндр см. рис.7 (поз.1), наполненный инертным газом. Внутри, вдоль оси цилиндра, натянута изолированная от корпуса металлическая нить (поз.2), на которую подается высокое напряжение - около 1600 В. Рентгеновский квант с энергией Е попадает в детектор через бериллиевое окно (поз.3).
Энергия кванта столь велика, что ее хватает на ионизацию нескольких десятков атомов газа, при этом образуется такое же число пар электрон - ион. Под действием электрического поля положительно заряженный ион устремляется к корпусу, а отрицательно заряженный электрон - к нити. По пути электроны ионизируют другие атомы газа, в результате чего происходит лавинообразное нарастание числа ионов и электронов и возникает ионный и электронный токи внутри детектора. Этот лавинообразный процесс регистрируется в виде импульса, длительностью, измеряемой микросекундами, поэтому прибор способен по раздельности зафиксировать такие лавины, а значит, и скорость поступления рентгеновских квантов до нескольких сотен тысяч в секунду. За единицу измерения интенсивности рентгеновского сигнала принимают импульс в секунду (имп/с) или фотон в секунду (фот/с). Амплитуда импульса, возникающего в результате попадания кванта в детектор, прямо пропорциональна энергии данного кванта, поэтому и детектор называется пропорциональным.
В рентгеновской спектроскопии коллиматоры играют ту же роль, что и линзы в оптической спектроскопии. Коллиматоры нужны для того, чтобы формировать пучок максимально параллельных рентгеновских лучей на всем пути его следования от источника излучения до детектора, см. рис.8. Существуют два основных типа коллиматоров: система, состоящая из набора стеклянных трубок, называемая рентгеновским волноводом, и система, состоящая из ряда параллельно расположенных щелей. При использовании любых коллиматорных устройств для достижения определенной степени коллимации происходит уменьшение интенсивности пучка рентгеновских лучей. Фокусирование рентгеновского излучения резко повышает удельную интенсивность излучения (на единицу поверхности) и соответственно чувствительность определения элементов.


2. ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА
Главной областью применения рентгенофлуоресцентного анализа является количественный элементный анализ.
При этом используется взаимосвязь интенсивности выбранной рентгеновской спектральной линии и концентрации. В этом случае рассматривают вторичное излучение, т.к. первичный способ возбуждения спектров наряду с разложением вещества приводит к плохой воспроизводимости результатов.
Рентгенофлуоресцентный анализ отличается экспрессностью и в ысокой степенью автоматизации.
Пределы обнаружения в зависимости от элемента, состава матрицы и используемого спектрометра лежат в пределах 10-3 - 10-1 %. Определять можно все элементы, начиная с Mg в твердой или жидкой фазе. Интенсивность флуоресценции Ii изучаемого элемента i зависит не только от его концентрации Ci в образце, но и от концентраций др. элементов Cj, поскольку они способствуют как поглощению, так и возбуждению флуоресценции элемента i (эффект матрицы). Кроме того, на измеряемую величину Ii оказывают существенное влияние поверхность образца, распределение фаз, размеры зерен и т.д. Для учета этих эффектов применяют большое число приемов. Важнейшие из них - эмпирические методы внешнего и внутреннего стандарта, использование фона рассеянного первичного излучения и метод разбавления.
Цель качественного анализа - заключается в определении элементов, входящих в состав анализируемого образца. Достигается это при сканировании по длинам волн (непрерывно или дискретно, с заданным шагом) с записью интенсивности излучения в каждый момент сканирования и с одновременным графическим отображением. В результате на экране компьютера или на распечатке появляется рисунок снятого спектра в виде графика (рис.9), где по одной оси отложена шкала длин волн, а по другой - интенсивность излучения.
Качественный анализ объектов исследования проводят путем сравнения полученного спектра флуоресценции образца с наиболее характеристическими пиками, обычно Kб или Kв излучения с табулированными значениями этих величин в соответствующем атласе спектральных линий ряда известных элементов.


2.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ. ВЛИЯНИЕ МАТРИЦЫ
Количественный анализ служит для точной оценки состава пробы. Все виды количественного анализа основаны на том, что существует функциональная зависимость между измеренной интенсивностью аналитической линии и концентрацией соответствующего элемента в образце. Очевидно, что, чем выше концентрация данного элемента (чем больше атомов этого элемента в пробе), тем большее количество квантов, имеющих соответствующую энергию, излучится из пробы, т.е. - тем интенсивнее линию мы получим. Если измерить несколько образцов с известной концентрацией (т.н. эталонных образцов), можно для каждого анализируемого элемента найти указанную зависимость. Она может быть выражена, как в аналитическом (градуировочное уравнение) так и в графическом (градуировочный график) виде. В простейшем случае это линейное уравнение, и, соответственно - линейный график.
где C(X) - концентрация в образце элемента X.
A 0 - коэффициент, характеризующий величину фоновой «подставки» под аналитической линией. В самом деле, при нулевой концентрации элемента X в пробе интенсивность сигнала не равна нулю, а это и есть - фон.
A 1 - коэффициент, характеризующий угол наклона графика. Является важной характеристикой, иначе называемой концентрационной чувствительностью. Этот коэффициент показывает на сколько изменяется величина аналитического сигнала при изменении концентрации элемента X на единицу концентрации. Однако далеко не всегда градуировочное уравнение имеет линейный вид. Существует множество факторов, вносящих нелинейности. К основным таким факторам можно отнести межэлементные влияния и эффекты матрицы.
Межэлементные влияния состоят в том, что при одной и той же концентрации элемента X в образце наличие в этом образце других элементов (Y, Z и т.д.) значительно изменяют интенсивность аналитической линии X, причем это изменение может быть, как в сторону увеличения интенсивности, так и в сторону ее уменьшения.
При составлении градуировочного уравнения не обойтись без учета взаимного влияния элементов. Таким образом, в уравнении появляется еще один член, и оно перестает быть линейным.
где I(Y) - интенсивность аналитической линии элемента Y.
Наибольшие трудности количественного рентгенофлуоресцентного анализа связаны с наличием матричных эффектов, вызванных физическими причинами. Помимо непосредственного возбуждения атомов определяемого элемента первичным рентгеновским излучением, может наблюдаться ряд других эффектов, нарушающих линейную зависимость интенсивности характеристической линии от концентрации элемента. Среди них важнейшие:
· Возбуждение атомов определяемого элемента под действием вторичного излучения от атомов других элементов, входящих в состав матрицы. Это приводит к завышению аналитического сигнала.
· Поглощение первичного излучения элементами матрицы. В результате интенсивность возбуждающего излучения уменьшается, и величина аналитического сигнала оказывается заниженной.
· Поглощение характеристического излучения, испускаемого атомами определяемого элемента, атомами матрицы (вторичное поглощение).
Это также приводит к занижению аналитического сигнала.
В отсутствие указанных эффектов интенсивность линии характеристического излучения для определяемого элемента была бы прямо пропорциональна концентрации определяемого элемента. В действительности, с учетом поглощения части излучения как определяемым элементом ( А), так и элементом матрицы (М), имеет место соотношение:
где NA - интенсивность линии в пробе, NA100 - интенсивность линии для чистого вещества А, мA,M - массовые коэффициенты ослабления для элементов А и М, СА,М - концентрации элементов А и М. В соответствии с уравнением линейную зависимость интенсивности линии от концентрации СА можно ожидать лишь тогда, когда массовые коэффициенты ослабления определяемого элемента и элемента матрицы равны друг другу. В любом другом случае эта зависимость окажется искривленной, см. рис.10.


Поэтому в методе рентгенофлуоресцентного анализа градуировочный график в общем случае является нелинейным.
Отсутствие линейности функции может быть откорректировано использованием вторичной градуировки эталонов для анализа элемента X, содержащие все элементы влияния на его определение в максимально возможном их сочетании при изменяющихся концентрациях. В этом случае калибровочный график анализа определяемого элемента будет адекватно отражать его концентрацию в пробах.
2.3.ЗАТРУДНЕНИЯ СВЯЗАННЫЕ С ВЕЛИЧИНОЙ ЗЕРНА
Интенсивность флуоресцентного излучения, исходящего из поверхности анализируемого образца, зависит от химического состава и от состояния исследуемого образца. При постоянном химическом составе исследуемого материала она определяется структурой препарата (видом и распределением частиц), фазовым составом (морфологией), размером частиц, распределением по величине зерен отдельных фаз и шероховатостью поверхности.
Вид фазы, форма, размер и распределение зерен в анализируемом образце оказывают наиболее сильное влияние на интенсивность флуоресцентного излучения образца в том случае, если длина пути d характеристического флуоресцентного излучения в образце по порядку величины соизмерима с размерами частиц.
2.4 ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ
Регистрируемая интенсивность флуоресценции исследуемого образца существенно зависит от состояния поверхности. Решающую роль играет шероховатость, т.е. глубина рисок, образующихся при обработке поверхности, и и
Элементный анализ состава ферритовой керамики методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии дипломная работа. Химия.
Курсовая работа по теме Водоснабжение и канализация пятиквартирного жилого дома
Реферат по теме Современное оборудование для удаления нефти и нефтепродуктов
Контрольная работа по теме Представление финансовой отчетности по стандартам МСФО
Реферат: Норми сучасної української мови у спілкуванні 2
Эссе По Физре По Фильму
Курсовая работа по теме Проектирование защищенного объекта информатизации
Дипломная Работа Выполнена
Курсовая работа по теме Учет дебиторской задолженности
Дипломная работа по теме Санкции в исполнительном производстве
Курсовая работа: Оптимизация логистической системы поставок печатной продукции до предприятий розничной торговли. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат Про Жонглирование
Практическое задание по теме Комплекс упражнений при миопии
Курсовая работа по теме Проектирование схемы преобразователя аналогового сигнала
Контрольная работа по теме Международные валютные отношения
Реферат: Природные ресурсы и их роль в экономике
Реферат по теме Бізнес-етика організації, фірми
Сочинение Рассуждение На Тему Память Сердца 9.3
Курсовая работа по теме Гостиничный комплекс
Современные Концепции Происхождения Человека Эссе
Сочинение Про Чацкого Победитель Или Побежденный
Фактори, що перешкоджають втручанню свідка - Психология реферат
Конструкции из дерева и синтетических материалов - Строительство и архитектура методичка
Применение корреляционно-регрессионного анализа на основе финансовой отчетности ОАО "Татнефть" - Финансы, деньги и налоги дипломная работа