книги из ГПНТБ / Электронно-зондовый микроанализ [сборник]

Были использованы и другие методы определения К , что приве­

ло, однако, лишь к весьма незначительным изменениям результи­ рующего уравнения для %(у). В настоящей работе установлено,, что многочлен четвертого порядка для ф обеспечивал оптимальное

согласование, сводя к минимуму влияние разброса эксперимен­ тальных данных. Метод минимизации среднеквадратичной относи­ тельной погрешности, по-видимому, превосходит другие методы

4.Schumacher В. E ., in First International Conference on Electron and Ion: Beam Science and Technology (R. Bakish, ed.), Wiley, New York, 1965,. pp. 5—70.

5.Bishop H. E ., Brit. J . Appl. Phys., 18, 703 (1967).

6.Shimizu R ,, Murata K ., J . Appl. Phys., 42, 387 (1971).

9.Klein C. A ., Appl. Opt., 5, 1922 (1966).

10.Gruen A. E ., Z. Naturforsch., 12A, 89 (1967).

11.Everhart T. E ., Gonzales A. J ., Hoff, P. H ., MacDonald N. C., Electron-

12.Ehrenberg W., King В. E. N., Proc. Phys. Soc. (London), 81, 751 (1963).

13.Birkhoff R. D ., in Handbuch der Physik, vol. 34 (E. Fluegge, ed.), Sprin­

№1133, 205 (1964).

17.Nelms A ., Natl. Bur. Std. (U. S.) Circular No. 577, U. S. GPO, Washing­

ton, D. C ., 1956.

18. Марков А . Ф., ФТТ, 2, 2161 (1960); Drescher H ., Reimer L., Seide H.,

Z. Angew. Phys., to be published.

19.Palluel P. C. R ., Compt. Rend., 224, 1492, 1551 (1947).

20.Cosslett V. E ., Thomas R. N., Brit. J . Appl. Phys., 16, 779 (1965).

21.Sterngläss E. J . , Phys. Rev., 95, 345 (1954).

22.Kanter Н ., Ann. Physik., 20, 144 (1957).

23.MacDonald N. С., Everhart Т. Е ., J . Appl. Phys., 39, 2433 (1968).

24. Fuchs К ., Proc. Cambridge Phil. Soc., 34, 100 (1938).

25.Reynolds F. W., Stillwell G. R ., Phys. Rev., 88, 418 (1952).

26.Deal B. E ., J . Electrochem. Soc., 110, 527 (1963).

31.Lenzlinger M ., Extended Abstracts, Electronics Division, Report of the Electrochem. Soc. Meeting, 1970, p. 10 (unpublished).

32.Goodman A . M ., Phys. Rev., 144, 588 (1966).

33.Lenzlinger M ., Snow E. H ., J . Appl. Phys., 40, 278 (1969).

34.Hamming R. W., Numerical Methods for Engineers and Scientists, McGraw-Hill, New York, 1962, p. 229.

состава образцов они должны быть отполированы так, чтобы по­ верхность была гладкой и не имела оптически видимого рельефа. Такая подготовка количественно анализируемой поверхности необ­ ходима во избежание ошибок [3]. Если невозможно хорошо отполи­ ровать шлиф из-за опасности разрушения минерала, для проведе­ ния качественного анализа можно использовать неполированные образцы. Неэлектропроводные материалы должны быть напылены тонким электропроводным слоем (100— 150 Â); для этой цели обыч­ но используется углерод или алюминий. Для точных количествен­ ных измерений желательно предварительно получить возможно более полные сведения о качественном элементном составе и об от­ носительном содержании всех компонентов, чтобы можно было вы­ брать соответствующие стандарты и напылить их одновременно с образцом.

III. Проблемы, связанные с анализом минералов

Минералы редко представляют собой химически простые систе­ мы, и поэтому рентгеновский микроанализ в минералогии не явля­ ется легким, как можно было бы предположить. Минералы, содер­ жащие лишь два элемента, встречаются крайне редко. Значительно чаще они состоят из пяти или шести элементов. Многокомпонент­ ные образцы, если они содержат фазы различной твердости, трудно полировать. Проводящий слой, напыленный на непроводящие образ­ цы, может усилить оптический контраст анализируемых фаз, но часто нанесенные пленки делают их неразличимыми. Для проведе­ ния эксперимента необходимо предварительно определить опти­ мальную толщину и материал покрытия, которые обеспечивают хо­ рошую проводимость и позволяют оптически наблюдать фазы. Не­ которые неметаллические и непроводящие минералы могут разла­ гаться или расплавляться под действием электронного зонда. По­ следнее из этих явлений может быть устранено путем напыления более тяжелого материала на образец, уменьшения тока через обра­ зец или небольшой расфокусировкой электронного зонда. Большин-

•ство микроанализаторов имеет три спектрометра для одновремен­ ного анализа. При настройке спектрометров для анализа последую­ щих элементов может возникнуть ошибка в процессе перемещения электронного зонда по поверхности из-за загрязнения анализируе­ мого участка. Эта ошибка возрастает с увеличением неоднороднос­ ти анализируемого образца. Потенциал возбуждения для каждой серии рентгеновского излучения возрастает с увеличением атомного номера, и, если анализируемый образец содержит элементы с су­ щественно различающимися атомными номерами, необходимо тща­ тельно подбирать ускоряющее напряжение, чтобы могли быть оп­ ределены все элементы. Но поскольку оптимальное ускоряющее напряжение для легких элементов ниже, чем для тяжелых, часто

излучения; использование растровых картин распределения эле­ ментов в электронах или рентгеновских лучах, получаемых на экра­ нах В К У (видноконтрольное устройство).

Угловое сканирование спектрометра осуществляется синхронизованно с перемещением диаграммной ленты самописца. Фиксируе­ мые максимумы соответствуют линиям характеристического рент­ геновского спектра присутствующих элементов. Если микроанали­ затор оснащен тремя спектрометрами, возможна одновременная

регистрация трех элемен­ тов. При тщательном вы­ боре кристаллов это поз­ воляет анализировать боль­ шинство, если не все эле­ менты периодической сис­ темы. Угловое сканирова­ ние может быть проведено на образцах и соответст­ венно подобранных стан­ дартах, а по величине од­ ноименных пиков можно получить качественную информацию об относи­ тельных количествах при­ сутствующих элементов. Если химические составы стандарта и исследуемого образца не столь близки, как хотелось бы, то для количественного определе­ ния недостаточно непосред­ ственного сравнения орди­ нат интенсивностей линий, записанных на ленте по­ тенциометра. В качестве

примера такого приема на рис. 1 показаны спектры Ва и Ті в бенитоите (BaTiSi30 9) и металлического Ті. Концентрация Ті в бенитоите 11%. Непрерывная запись концентрационного профиля очень полезна, если исследуемый материал имеет зональную структуру или неоднороден. Такую запись получают при установке одного или нескольких спектрометров на аналитические линии определяе­ мых элементов с последующим перемещением исследуемого участка под пучком с постоянной скоростью. Изменения концентрации ис­ следуемого элемента в образце регистрируются на диаграммной ленте самописца.

На рис. 2 приведены кривые распределения Ni и S, записанные

наличия излучения непрерывного спектра, космической радиации и радиотехнических шумов на экране возникают точки, которые при регистрации в течение длительного времени могут быть заре­ гистрированы как соответствующие элементы, которые в действи­ тельности отсутствуют в исследуемой области. Возможность наложе­ ния фона должна обязательно учитываться при анализе элементов с низкой концентрацией. Регистрация в течение длительного вре­ мени может привести к тому, что элементы, присутствующие в ма­ лых концентрациях, покажутся основными составляющими. Итак, чтобы сравнивать фотографии растрового распределения в рентге­ новских лучах необходимо, чтобы они были получены за одинако­ вое время регистрации излучения. Рис. 3 иллюстрирует эту возмож­ ность. Четыре фотографии получены с одного и того же участка камаситового включения в хондрите Bonita Spring. Единственное различие между снимками состоит во времени регистрации излу­ чения. Рассеянные белые точки представляют сигналы фона. Ана­ логичными являются изображения в поглощенных и отраженных электронах, по которым может быть установлено различие в сред­ них атомных номерах фаз, расположенных на участке сканирова­ ния. Изображения в обратно рассеянных электронах также переда­ ют рельеф образца.

V. Количественный анализ минералов

Методика количественного анализа изложена детально в статье Мартина и Пула [4], однако следует отметить, что при исследовании минералов сложного состава, даже при самых оптимальных усло­ виях анализа, точность количественных определений не превышает

± 1 —2 отн.%. Если образец анализируется несколькими операто­ рами или на разных микроанализаторах, как это имеет место для «круговых» стандартов, анализируемых группами исследователей,

точна для решения минералогических вопросов, особенно если информация о составе минерала не может быть получена никаким другим путем. Прежде чем интерпретировать результаты рентге­ новского микроанализа, геологам и минералогам необходимо по­ знакомиться со статистическими методами обработки данных, как это делают химики-аналитики.

В смысле получения количественных результатов самым прос­ тым образцом является такой, для которого имеется стандарт сход­ ного состава. Если возможно прямое сравнение интенсивностей, потребность во введении поправок отпадает, и в этом случае можно ожидать наиболее точных результатов. Большинство минералоги­ ческих объектов не принадлежат к этой категории. Если же состав