Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебник Основы аналитической химии.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
16.11 Mб
Скачать

6.4.2. Рентгеновская спектрометрия

Метод основан на изучении спектров рентгеновского излучения, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн 0,01–10 нм. Такое излучение может быть получено при облучении пробы потоком электронов высоких энергий (рентгеноэмиссионные методы). Можно направить на пробу излучение от внешнего источника, и оно будет селективно поглощаться атомами определенных элементов (рентгеноабсорбционные методы). Кроме того, при поглощении рентгеновского излучения проба может испускать вторичные кванты меньшей энергии (рентгенофлуоресцентные методы). В отличие от рассмотренных в разделе 6.2 методов, в которых возникновение атомных спектров в оптическом диапазоне объяснялось энергетическими переходами валентных электронов, рентгеновские спектры связаны с переходами электронов внутренних слоев.

В химическом анализе рентгеновские лучи начал применять Генри Мозли. Молодому английскому ученому в 1913 г. удалось установить закон, связывающий частоту спектральных линий, соответствующих рентгеновскому излучению элемента, с порядковым номером этого элемента в Периодической таблице элементов Менделеева. Мозли понял, что, используя характеристические линии элементов, можно проводить химический анализ. Как указывал Мозли, преимущества такого способа перед обычными спектроскопическими методами заключаются в простоте спектра и невозможности одного вещества маскировать излучение другого. Новый метод может даже привести к открытию пропущенных элементов, поскольку будет нетрудно предсказать положение их характеристических линий! Вскоре новый метод был успешно применен для количественного анализа смеси редкоземельных элементов. А позднее по «предсказанным» линиям в спектрах рентгеновского излучения были обнаружены новые элементы – гафний и рений.

В 60-е гг. XX века рентгеноспектральные методы нашли широкое применение при анализе сплавов, руд, минералов, строительных материалов, биообъектов и т. п. С их помощью довольно точно определяют как макрокомпоненты (на уровне нескольких десятков процентов), так и микропримеси, вплоть до 10–3 – 10–2 %. Важным преимуществом рентгеноспектральных методов является их недеструктивный характер, с их помощью можно, например, анализировать краски на уникальной картине. Эти же методы используют для локального анализа полупроводников (так называемый метод электронного зонда).

Спектрометры, используемые в рентгеноспектральном анализе, вклю­чают источник излучения, диспергирующее устройство и детектор. В качестве источника применяют рентгеновские трубки, гелиевые разрядные лампы или электронную пушку. Диспергирующим устройством, аналогичным дифракционной решетке в обычной спектроскопии, является кристалл-анализатор. Это могут быть кристаллы кварца, кальцита, слюды, каменной соли и некоторых других веществ. Приемником излучения, т. е. детектором, служат фотоматериалы (в рентгеновских спектрографах) или счетчики рентгеновских квантов (в спектрометрах).

Существуют разные способы количественного анализа веществ по интенсивности рентгеновского излучения. Например, в рентгенофлуоресцентных методах (РФл) аналитическим сигналом является интенсивность вторичного излучения пробы на определенных частотах. Приборы для измерения рентгеновской флуоресценции могут быть одноканальными, предназначенными для экспрессного определения одного элемента (особенно серы в нефтепродуктах). Применяют и универсальные многоканальные РФл-спектрометры. Их заранее настраивают и градуируют по стандартным образцам так, чтобы каждый канал соответствовал аналитической длине волны какого-либо элемента. Обработку одновременно регистрируемых сигналов производит компьютер. Пользователь получает готовую таблицу, в которой указаны содержания интересующих его элементов. Важно, что на результат анализа по методу РФл почти не влияют степень окисления и «химическое окружение» определяемого элемента. Однако созданы и такие методы рентгеноспектрального анализа, в которых раздельно регистрируются аналитические сигналы различных фаз, даже если они образованы одними и теми же элементами (рентгенофазовый анализ).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]