книги из ГПНТБ / Плотников Р.И. Флюоресцентный рентгено-радиометрический анализ

:щнх

производить одновременный

многоэлементный ана­

л и з ,

весьма актуальной является

з а д а ч а согласования

мента

и

какого-либо

сопутствующего

элемента,

влия­

ние последнего на результат анализа можно

существен­

но уменьшить, применяя

т а к называемый

компенсаци­

онной

способ

анализа,

предложенный

Родсом

[195].

П р и этом

способе

анализа

изменение

плотности

потока

•флюоресцентного

излучения

анализируемого

элемента,

•связанное

с

колебанием

концентрации

примесного эле­

м е н т а ,

компенсируется

за

счет

изменения

плотности

потока

флюоресцентного

излучения

примесного

эле­

мента.

Компенсационный эффект связан с тем, что с увели­

чением

концентрации

сопутствующего

элемента

плот­

ность потока

флюоресцентного

излучения

возрастает,

I а_ плотность

патока флюоресцентного

излучения

анали­

зируемого элемента за счет увеличения

эффективного

атомного

номера

среды

падает.

Когда

атомный

номер.'

наложение их аналитических

линий. Поэтому в

рабочий-

к а н а л спектрометра

помимо

флюоресцентного

излуче­

ния анализируемого

элемента

будет попадать

т а к ж е и

щего

элемента. Регулируя ширину и положение

рабо ­

чего

окна спектрометра либо

используя

специальные

•селективные фильтры, можно

получить

нужный

ком­

ствии

переменного

содержания железа . При этих изме­

р е н и я х

в

качестве

детектора использовался пластмассо­

вый сцинтиллятор

в совокупности с

компенсирующим

•фильтром

(0,08 мм

А1), а в качестве

источника

излуче­

ния — изотоп Р т 1 4 7

на алюминиевой

подложке .

Несмот-

тов-примесей [196]. Пусть

две

среды

при

различном

составе наполнителя

(Н\

и Я 2 )

имеют

одинаковое

со­

держание

анализируемого

элемента,

причем

атомные

номера наполнителей ZH > и ZH*

по отношению

к

атом ­

ному

номеру анализируемого

элемента

Z A

расположены

как Z-'"'' < Z A < Z H = .

Следовательно,

энергии

флюорес­

центного Л'-излучения

элементов

наполнителей

Efi

и

по отношению к энергии флюоресцентного

/(-излу­

чения

анализируемого элемента Ef

расположены

как

Et'i

<

Ef <

Б?'-. Тогда

путем,

например,

использования

комбинированных

вторичных

излучателей

можно

т а к

подобрать две линии первичного излучения

с энергиями

Е'

и Е", удовлетворяющие

условию £ ^ ' < £ л

< £ ,

/ < £ [ ^ = <

< £ " ,

чтобы

величина

регистрируемого

сигнала

одинако­

во

зависела

от

концентрации

Сл

для

обоих

составов

наполнителей Н\ и

Hi.

<2, = ^ =

'

. - и

,

(3-5)

1 + 1

Анализ в ы р а ж е н и я

(3.5)

позволяет установить

коли­

чественный критерий выбора Е' и

Е":

+

ЇЇ?'Ї

_

. . . .

(о.о)

Согласно в ы р а ж е н и ю

(3.6),

для

нахождения

величин

Е' и Е" необходимо знать

состав

наполнителей

Н\

и

Н2.

Возможные комбинации состава Нх

и Я 2 выясняются

из

тан

в россыпных

песках

( S 1 O 2 )

представлен рутилом

Т Ю 2

и ильменитом

F e T i 0 3 )

причем

Zf°* < ZJ^ 0 ' < ZF|°

Е' область

вырождения

наблюдается

при высоких

кон­

центрациях

ТЮ2, причем

вырождение усиливается

при

переходе от системы

Т і 0 2

к системе

ТіОг + FeO. Пр и

Е"'

область вырождения имеет место при м а л ы х

содержа ­

ниях

и т а к ж е

усиливается

при

переходе

от

системы

T i 0 2

+ S i 0 2

к системе T i 0 2

+ FeO.

Кривые

зависимости

величин

N{ и Qi от С т

ю . при

£ ' д л я

системы

Ti02 + FeO

расположены

выше кривых, соответствующих си­

стеме

T i 0 2 + S i 0 2 )

а

при

Е"

и

Е"',

наоборот, ниже расположены кри­

вые

д л я

системы

T i 0 2

+ FeO. Отме­

тим,

что при £ " = 8 , 0 5

кэв в ы р о ж д е ­

ние

отсутствует

д л я системы

Т Ю 2 +

+ S i 0 2

и

явно

в ы р а ж е н о

д л я

систе­

мы

T i 0 2

+ FeO.

Выбор

энергий

Е'

и

Е"'

в о з б у ж д а ю щ е г о

излучения

соответствует условию

(3.6);

поэто­

му,

к а к видно

из

рис.

46, б,

дл я

в о з б у ж д а ю щ е г о

излучения,

пред­

ставленного двумя линиями с энер­

гиями

Е'+Е"',

расчетная

зависи­

Рис.

47.

Эксперимен­

мость

величины

- i -

(Q'c ~\- Q'.")

от

тальные

зависимости

Стю .

одинакова

д л я

обоих

напол ­

относительной

плот­

ности

потока

Qt

ли­

нителей,

а

аналитический

график

нии Т і К г а

от

концент­

линеен,

т. е. вырождения

нет.

рации

ТіОо в

кварце­

Н а

рис. 47

приведены

экспери­

вом

песке

(1)

н

в

ментально

полученные

зависимости

окиси

железа

(2).

Источник Fe5 S ; детек­

относительной

величины

плотности

тор — Хе-счетчик.

потока

линии

ТіКа

от

концентра­

в а я

/ )

и окиси

ции

Т Ю 2

в

кварцевом

песке

(кри­

ж е л е з а

(кривая

2)

при

использовании

д л я

возбуждения

источника

Fe5 5 . Особенности

экспери­

ментальных

зависимостей

соответствуют

расчетным:

к р и в а я зависимости величины

Qi

от

С т ю г

д л я

системы

T i 0 2 + F e O

расположена

н а д кривой,

полученной

д л я си­

стемы T i 0 2

+ S i 0 2 .

Д р у г и м

примером

использования

рассматриваемого

способа

д л я снятия

вырождения

аналитического

графи ­

ка и уменьшения

эффекта

гетерогенности

(минералоги­

4. Использование

двух источников в о з б у ж д а ю щ е г о

излучения одной энергии

Влияние изменения

воздушного з а з о р а м е ж д у изме­

шить путем выбора определенной геометрии

измерений

при

использовании

двух или

более

источников возбуж ­

дающего излучения

одной

энергии

[197].

Уменьшение

влияния на результаты измерений расстояния

/г от д а т ­

чика

до исследуемой

среды

в

этом

способе

основано

на использовании

инверсионного

характера

зависимости

ласти инверсии

величина

Ni

слабо

зависит от /г,

что

может

быть

использовано

в практических целях. Д л я

то­

чечного

источника

область

инверсии м а л а . Существенно

расширить

область

инверсии,

в которой Ni

слабо

зави ­

сит от

h,

можно

на основе использования

нескольких

(в простейшем варианте двух)

точечных источников

воз­

б у ж д а ю щ е г о

излучения либо на основе линейных и по­

верхностных

источников,

имеющих

определенную

фор ­

ниях

неизбежна некоторая

коллимация детектируемого

излучения. Тогда в случае точечных

источника

и

детек­

тора,

расположенных в

воздухе на

расстоянии

R

друг

от друга и на расстоянии

h

от поверхности полубеско­

Nt =

h

(3.7)

(Л2 + R2)

где N0—активность

источника; ср — угол раствора кону­

достигается при h—Y^R-

Д л я плоского

источника,

имеющего

форму кольца,

и точечного

детектора, распо­

ложенного

в центре кольца,

регистрируемый

поток

N„k In sec2

2

Acp

hRdR

16л

(Л* +

/?*) 'Л

«і

In sec2 JL

NBk

9

(3.8)

• Acp

16jt

где Аф — центральный

угол,

равный

2 л в случае коль­

цевого источника; Ri

и

R2

— соответственно

внутрен­

ний и внешний радиусы

кольца. В пределе при R\->-0 И

4- ,

Л, см

Рис.

48.

Расчетные

зависимости

величины

рентге­

новской

флюоресценции

от расстояния

Л между

дат­

чиком

и

пробой

[197]:

/ — точечный источник. /?=0,5 см; 2 — источник в виде круго­

вого

сектора,

Д|=0,5 см,

R2=2

см:

3 —то

же, Л>=0,5

см,

Лз= 10

см; 4 — то же, /?,=0.5 см, Дг =1,5 см; 5 — то же,

R,^

=5 ел, Д2 =6

СЛІ; б — то

же,

одновременно

условия 4

и 5.

/?2—кос. величина

Л/,-, к а к это следовало

из

предыдущих

рассуждений,

не зависит

от h.

от

Н а

рис. 48 изображены

графики зависимости Ni/N0

h,

рассчитанные по формулам

(3.7) и (3.8) дл я раз­

личных источников. К а к видно из рисунка,

при перехо­

де

от точечного

источника

к плоскому

область

инверсии

вестные неудобства,

в

связи с чем на практике

лучше

использовать несколько

источников

небольших

разме­

ров, расположенных

на различных

расстояниях

от де ­

тектора. В простейшем

случае можно

получить расшире-

ниє области инверсии в достаточно

широких

пределах,

используя

при измерениях одновременно дв а

плоских

источника

(кривые

4—6).

Н а рис. 49 приведены

экспериментальные

результаты,

п о д т в е р ж д а ю щ и е

эти выводы. Д л я

одиночного зонда

область

инверсии

м а л а

и составляет всего

1,5—2 мм.

Д л я двойного зонда область инверсии

значительно

шире

и составляет ~ 10 мм. Конструкции

используемых

зон­

является наличие м е ж д у

источниками

дополнительного

коллиматора

шириной

~

1 мм.

Подбор

дврйного

зонда

существенно

облегчается

з а счет изменения

размеров

этого коллиматора . В

качестве

детектора в данной

кон­

излучение, проходящее к а к через основной

коллиматор,

т а к и через

дополнительный. М а л ы й зонд с о д е р ж а л д в а

источника

Fe 5 5

диаметром

8

мм

и

активностью

~ 150 мкюри

к а ж д ы й . Т а к ка к эти оба источника

распо­

л а г а л и с ь на

одинаковом

расстоянии

от края

основного

коллиматора

при R\ = 3 мм (размер

э к р а н а ) ,

то кривые

зависимости

Л/; от

/г д л я

них

были

одинаковыми.

Ис ­

пользование

двух

источников

в

малом

зонде объяс -

Рис.

50. Зависимость

плотности потока

флюоресцент­

ного

излучения титана от величины

воздушного за­

зора

при

различных

содержаниях

Т і 0 2 в пробе.

метром 25

мм

и активностью 1,5 кюри.

Все

источники

крепились

в специальные д ю р а л е в ы е

кольца,

надеваемые

на счетчик, с помощью которых легко

осуществлялось их

взаимное перемещение при изменении

размеров

колли ­

маторов.

Н а рис.

50

показаны

зависимости

плотности

потока

характеристического излучения титана

от величины воз­

душного з а з о р а при различных с о д е

р ж а н и я х двуокиси