Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа

Рентгенофлуоресцентный способ широко применяется в промышленности и научных исследованиях. Основным элементом спектрометра является источник первичного излучения, в качестве которого чаще всего используют рентгеновские трубки. Под воздействием этого излучения образец начинает флуоресцировать, испуская рентгеновские лучи линейчатого спектра. Одной из важнейших особенностей метода является то, что каждый химический элемент имеет свои спектральные характеристики, вне зависимости от того, находится он в свободном или связанном состоянии (в составе какого-либо соединения). Изменение яркости линий дает возможность количественно оценить его концентрацию.

· Яндекс.Директ

·

Рентгеновская трубка представляет собой баллон, внутри которого создается вакуум. На одном конце трубки имеется катод в виде вольфрамовой проволоки. Она накаливается электрическим током до температур, обеспечивающих испускание электронов. На другом конце расположен анод в виде массивной металлической мишени. Между катодом и анодом создается разность потенциалов, благодаря которой происходит ускорение электронов.

Заряженные частицы, двигаясь с большой скоростью, попадают на анод и возбуждают тормозное излучение. В стенке трубки есть прозрачное окно (чаще всего его делают из бериллия), через которое происходит выход рентгеновских лучей. Анод в приборах рентгеноспектрального анализа изготавливается из нескольких видов металла: вольфрама, молибдена, меди, хрома, палладия, золота, рения.

Разложение излучения в спектр и его регистрация

Существует 2 типа дисперсии рентгеновского излучения в спектр – волновой и энергетический. Первый тип является наиболее распространенным. Рентгеновские спектрометры, работающие по принципу волновой дисперсии, имеют кристалл-анализаторы, рассеивающие волны под определенным углом.

Для разложения рентгеновского излучения в спектр применяются монокристаллы:

· фторида лития;

· кварца;

· углерода;

· кислого фталата калия или таллия;

· кремния.

Они играют роль дифракционных решеток. Для массового многоэлементного анализа в приборах используется набор таких кристаллов, которые практически полностью перекрывают весь диапазон химических элементов.

Для получения рентгенограммы, или дифракционной картины, зафиксированной на фотопленке, применяют рентгеновские камеры. Так как этот метод трудоемкий и менее точный, то он используется в настоящее время только для дефектоскопии при рентгеноспектральном анализе металлов и других материалов.

В качестве детекторов испускаемых частиц применяют пропорциональные и сцинтилляционные счетчики. Последний тип обладает высокой чувствительностью в области жесткого излучения. Фотоны, попадающие на фотокатод детектора, преобразуются в импульс электрического напряжения. Сигнал сначала поступает на усилитель, а затем на вход ЭВМ.

· Яндекс.Директ

·

Область применения

Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ применяется в следующих целях:

· определение вредных примесей в нефти и нефтепродуктах (бензин, смазки и другие); тяжелых металлов и других опасных соединений в почве, воздухе, воде, пищевых продуктах;

· анализ катализаторов в химической промышленности;

· прецизионное определение периода кристаллической решетки;

· выявление толщины защитных покрытий неразрушающим методом;

· определение источников сырья, из которых изготовлен предмет;

· вычисление микрообъемов вещества;

· определение основных и примесных компонентов горных пород в геологии и металлургии;

· исследование объектов, представляющих культурно-историческую ценность (иконы, картины, фрески, украшения, посуда, украшения и прочие предметы из различных материалов), их датирование;

· определение состава для криминалистического анализа.

Подготовка проб

Для проведения исследования предварительно требуется подготовка проб. Они должны отвечать следующим условиям для рентгеноспектрального анализа:

· Однородность. Проще всего это условие можно обеспечить для жидких образцов. При расслоении раствора непосредственно перед проведением исследования его перемешивают. Для химических элементов в коротковолновой области излучения гомогенность достигается истиранием в порошок, а в длинноволновой – сплавлением с флюсом.

· Устойчивость к внешним воздействиям.

· Соответствие размерам пробозагрузочного устройства.

· Оптимальная шероховатость твердых образцов.

Так как жидкие пробы обладают рядом недостатков (испарение, изменение их объема при нагревании, выпадение осадка под действием рентгеновского излучения), то предпочтительнее для рентгеноспектрального анализа использовать сухое вещество. Порошковые образцы насыпают в кювету и прессуются. Кювету через переходник устанавливают в обойму.

Для количественного анализа порошковые пробы рекомендуется спрессовывать в таблетированный вид. Для этого вещество истирают до состояния мелкой пудры, а затем делают таблетки на прессе. Для закрепления рассыпчатых веществ их помещают на подложку из борной кислоты. Жидкости наливают в кюветы с помощью пипетки, проверяя при этом отсутствие пузырьков.

Подготовку образцов, выбор методики анализа и оптимального режима, подбор эталонов и построение по ним аналитических графиков осуществляется лаборантом рентгеноспектрального анализа, который должен знать основы физики, химии, устройство спектрометров и методику проведения исследования.

Качественный анализ

Определение качественного состава образцов проводится для выявления в них определенных химических элементов. Количественная оценка не проводится. Исследование производят в следующем порядке:

· приготовление образцов;

· подготовка спектрометра (его прогрев, установка гониометра, задание в программе диапазона длин волн, шага сканирования и время экспозиции);

· быстрое сканирование образца, запись полученных спектров в память компьютера;

· расшифровка полученного спектрального разложения.

· Яндекс.Директ

Интенсивность излучения в каждый момент сканирования отображается на мониторе ЭВМ в виде графика, по горизонтальной оси которого откладывается длина волн, а по вертикальной – интенсивность излучения. Программное обеспечение современных спектрометров позволяет автоматически расшифровать полученные данные. Результатом качественного рентгеноспектрального анализа является список линий химических веществ, которые удалось обнаружить в образце.

Погрешности

Часто могут возникать ложно идентифицированные химические элементы. Это связано со следующими причинами:

· случайные отклонения рассеянного тормозного излучения;

· линии рассеяния от материала анода, фоновое излучение;

· погрешности прибора.

Наибольшая неточность выявляется при изучении проб, в составе которых преобладают легкие элементы органического происхождения. При проведении рентгеноспектрального анализа металлов доля рассеянного излучения меньше.

Количественный анализ

Перед проведением количественного анализа требуется специальная настройка спектрометра – его градуировка с помощью стандартных образцов. Спектр исследуемого образца сравнивают со спектром, полученным от облучения калибровочных проб.

Точность определения химических элементов зависит от многих факторов, таких как:

· эффект межэлементного возбуждения;

· фоновый спектр рассеяния;

· разрешение прибора;

· линейность счетной характеристики спектрометра;

· спектр рентгеновской трубки и другие.

Этот метод сложнее и требует проведения аналитического исследования с учетом констант, определенных заранее экспериментально или теоретически.

Достоинства

К преимуществам рентгеноспектрального метода относятся:

· возможность неразрушающего исследования;

· высокая чувствительность и точность (определение содержания примесей до 10^-3%);

· широкий диапазон анализируемых химических элементов;

· простота подготовки образцов;

· универсальность;

· возможность автоматической интерпретации и высокая производительность метода.

Недостатки

Среди недостатков рентгеноспектрального анализа выделяют следующие:

· повышенные требования по технике безопасности;

· необходимость индивидуальной градуировки;

· затрудненную интерпретацию химического состава при близком расположении характеристических линий некоторых элементов;

· необходимость изготовления анодов из редких материалов для уменьшения фонового характеристического излучения, влияющего на достоверность результатов. Яндекс.Директ

Психологические тесты идеально описывают внутреннее состояние человека. Причем довольно часто их прохождение не вызывает каких бы то ни было проблем. Получить нужную информацию легко. Человеку необходимо просто посмотреть на картинку в начале статьи и запомнить то, что бросилось в глаза в первую очередь. Сам тест расскажет, что вызывает у человека усталость в данный момент времени.

Белое лицо

Проблемы вызывает прежде всего рутина. Человек, заметивший первым белое лицо, погряз в куче мелких задач. Они отнимают много времени и сил. При этом отвлечение на незначительные дела приводит к более сложным последствиям. В итоге просто забывается основная мечта и глобальная задача. Лучше перераспределить время и энергию на решение более важных целей.

Два черных лица

Люди застряли в сложном любовном романе. Именно отношения сейчас и вызывают наибольшие проблемы и усталость. Пришла пора разрубить этот гордиев узел. Необходимо прийти к какому-то итогу, в противном случае ситуация будет повторяться с изрядной периодичностью. В итоге она может привести к жесткому эмоциональному выгоранию. Но в поисках выхода из тупика нужно прислушиваться и к сердцу, и к разуму. Внимательно проанализируйте ситуацию и примите какое-то конечное решение.