51. Основы качественного и количественного рентгеноспектрального анализа.
Частота ν характеристической спектральной линии атома химического элемента и его атомный номер z связаны зависимостью:
√ν/Rc=( z - Sn)/n , где
Sn – постоянная экранирования, которая учитывает влияние на отдельный электрон всех других электронов данного атома;
Rc – постоянная Ридберга;
ν – частота характеристической спектральной линии.
Это соотношение – выражение з-на Мозли: частота характеристической рентгеновской линии пропорциональна квадрату атомного номера элемента.
З-н Мозли лежит в основе качественного определения элементов, входящих в состав анализируемого вещества. Экспериментально определив длины волн рентгеновского излучения можно рассчитать атомные номера элементов, входящих в пробу. З-н Мозли позволяет предсказывать положение линий в рентг. спектре, что используется при открытии новых элементов.
Количественный спектральный анализ базируется на измерении интенсивности характеристических линий определяемых элементов, которая пропорциональна силе тока накала катода i, порядковому номеру элемента z и ускоряющему потенциалу между катодом и анодом рентгеновской трубки, а также содержанию элемента в ан. пробе.
Для практического определения содержания элемента по интенсивности спектральных линий строится градуировочный график по образцам известного состава.
52. Схема проведения, достоинства и недостатки рентгено-эмиссионного анализа.
Анализ по первичным спектрам.
1а
1 2 3 4
1б
Подготовленный к анализу материал помещают на анод 1б рентгеновской трубки и на катод 1а, к-рый испускает поток электронов, разгоняемый приложенным потенциалом до энергии несколько большей энергии краев поглощения элементов, определяемых в пробе. Под действием электронов проба испускает поток характеристических квантов, который через окно рентгеновской трубки 1 направляется на анализатор 2,определяющий аналитический минимум. Они регистрируются на фотопластинке или э/м приемниками 3. Детектор и измерительная схема дают электрические сигналы, пропорциональные интенсивности линий.
Чтобы по интенсивности электрического сигнала или почернения фотопластинки определить концентрацию, аппаратура калибруется по стандартным образцам.
Для кач. анализа и отыскания характеристических линий ан. элементов проводится калибровка прибора по частотам и длинам волн.
53. Схема проведения, достоинства и недостатки рентгено-флуоресцентного анализа.
Анализ по вторичным спектрам.
Подготовленная к анализу проба помещается в держатель (кювету) узла возбуждения спектра. На пробу направляется поток рентг. квантов от ист. 1А (рентгеновская трубка, радиоактивный источник). Частоты рентг. квантов соответствуют краям поглощения элементов, определяемых в пробе. Вторичное рентгеновское излучение , возбуждаемое в пробе, направляется на анализатор спектра 2, в котором происходит отделение анализируемых линий, которые дальше детектируются приемником света 3 и регистрируются электр. схемой 4. В отличие от анализа по первичным спектрам, при рентгено-флуоресцентном анализе проба, являющаяся излучателем вторичного спектра, и источник возб-го излучения отделены др. от друга.
Этап атомизации пробы отсутствует.
Достоинства:
Универсальность (возможность определения элементов от магния до урана);
Независимость сигнала от химической формы элемента и от агрегатного состояния анализируемого вещества;
Широкий диапазон определения;
Высокая точность анализа (1%);
Экспрессность;
Относительная простота спектра;
Неразрушающий анализ.
Недостатки:
Высокие пределы обнаружения (нельзя определить элементы при их содержании <10-4-10-5%;
Трудность определения легких элементов;
Матричные эффекты (влияние окружения определяемого элемента).