книги из ГПНТБ / Физические основы рентгеноспектрального локального анализа

^17. Рентгеновская флуоресценция, возбужденная тормозным

21.К вопросу об измерении линейного разрешения при

22.Влияние изменения длины волны, обусловленного хими­ ческой связью, на результаты количественного рентге­

Именно в этом свете отчетливо видна потребность в книге, которая могла бы оказать помощь научным ра­ ботникам, использующим новый метод анализа, в более квалифицированной оценке его возможностей и интер­ претации результатов измерений. Монографическая лите­ ратура, посвященная методу локального рентгеноспект­ рального анализа, крайне скудна: на русском языке издана лишь одна переводная монография Л. Биркса «Рентгеноспектральный анализ с помощью электрон­ ного зонда» (Металлургиздат, 1966 г.). Основная же масса работ, посвященных развитию метода, опубликована в за­ рубежных изданиях, главным образом в сборниках тру­ дов международных и национальных конференций.

Предлагаемый вниманию читателя сборник содержит переводы ряда докладов, прочитанных на I V Междуна­ родном конгрессе по оптике рентгеновских лучей и локаль­ ному рентгеноспектральному анализу, состоявшемся в Па­ риже в 1965 г. * ) , и на Международном теоретическом семинаре по рентгеноспектральному микроанализу, состо­ явшемся в Вашингтоне в 1967 г. * * ) . Эти доклады в основ­ ном посвящены методикам расчета количественного содер­ жания элементов на основе данных, получаемых новым методом анализа. Вкратце остановимся на возможностях и физической сущности этого метода.

С помощью нового метода можно проводить количе­ ственный химический анализ шлифов из сплавов, мине­ ралов, шлаков, органических и неорганических соедине­ ний на элементы от лития до урана с локальностью 1—2 мкм и исследовать распределение любого из обнару­ женных «в точке» элементов в произвольно выбранном на шлифе направлении. В объеме 0,3—2 мкм3 можно уста­ новить присутствие практически всех элементов перио­ дической системы при содержании их в пределах 0,02— 0,2 вес.% и через каждые 1—2 мкм следить за возможным изменением содержания. Это значит, что новый метод обладает очень высокой локальной чувствительностью _ 1 0 - і з — Ю - 1 5 Я ш

Сущность метода состоит в следующем. В специальной трубке с помощью системы электромагнитных (или элек­ тростатических) линз создается узкий пучок электронов,

*) I V Inieniational Congress on X-ray Optics and X-ray Micro­ analysis, Paris, Hermann, 1966.

сфокусированный в зонд диаметром 0,1—2 мкм. Электро­ ны этого пучка, ускоренные напряжением от одного кило­

ся счетчиком квантов. При помощи специального микро­ скопа на исследуемом шлифе может быть выбрана любая

В качестве стандартов при количественном рентгеноспектральном локальном анализе, как правило, выбирают­ ся чистые элементы. При измерениях находится отноше­ ние интенсивности линии характеристического спектра анализируемого элемента А к интенсивности той же ли­ нии от стандарта. Это отношение пропорционально весо­ вому содержанию элемента А в микрообъеме преследу­ емого вещества.

Однако между отношениями интенсивностей и весовой концентрацией элемента нет однозначного соответствия. Это связано с различным торможением электронов в ве­ ществе образца и стандарта, различным поглощением в них возбужденного характеристического излучения, влиянием вторичного возбуждения этого излучения.

Вследствие многократного рассеяния электронный пу­ чок, сфокусированный на поверхности образца в тонкий зонд, уже на глубине порядка 1 мкм приобретает сфери­ ческую симметрию, а часть электронов, отклонившихся от первоначального направления на угол, больший 90°, выходит из образца. Доля этих, обратно рассеянных, электронов растет с увеличением атомного номера. В про­ цессе рассеяния возникает угловое и энергетическое рас­ пределение в первоначально параллельном и моноэнерге­ тическом пучке электронов.

В сложном образце может содержаться элемент В, яркие линии характеристического спектра которого лежат с коротковолновой стороны от основного края пог­ лощения элемента А. Тогда это излучение будет дополни­ тельно возбуждать характеристическое излучение эле­ мента А. Такой же эффект дополнительного возбуждения связан с той частью тормозного спектра электронов, которая расположена в сторону коротких волн от основ­ ного края поглощения элемента А. Рассмотренные явле­ ния, нарушающие однозначное соответствие между

отношением интенсивностей и весовым содержанием элемента, необходимо учитывать количественно.

Решить эту проблему чисто теоретическим путем в на­ стоящее время не представляется возможным. Поэтому для установления однозначного соответствия между относительной интенсивностью линий и концентрацией используются полуэмпирические методы. При использо­ вании полуэмпирических формул необходимо располагать рядом численных параметров. Для получения последних необходимо тщательное экспериментальное изучение вза­ имодействия электронов с веществом, их углового и энер­ гетического распределений, определение численных значе­ ний коэффициентов фотоэлектрического поглощения для диапазона волн от —-1 до 259 А во всех элементах перио­ дической системы.

Большая часть статей настоящего сборника как раз посвящена обсуждению перечисленных выше вопросов.

В статьях Косслетта, Бишопа, Кастена и Энока, Дерьяна и Кастена экспериментально изучено изменение энер­ гии электронов при взаимодействии их с толстыми слоями вещества и связанное с ним изменение функций иониза­ ции с глубиной, распределение обратно рассеянных элек­ тронов по углам и по энергиям, а также описано приме­ нение расчета методом Монте-Карло характера проник­ новения электронов в толстые мишени.

геновского излучения, возбужденного электронами, ко­ торое необходимо знать для понимания сложных физи­ ческих процессов, происходящих при взаимодействии электронов с атомами вещества. В работе Данкамба и Рида дан обзор работ, посвященных вычислению тор­ мозной способности и коэффициента обратного рассеяния электронов, и предложен хороший практический метод введения поправки на атомный номер при анализе эле­ ментов с атомными номерами, большими 12. Одной из лучших статей по методам введения поправки на эффект атомного номера является статья Пула. 13 ней на основа­ нии сравнения результатов расчетов с данными химиче­ ских анализов содержания элементов в стандартных образ­ цах выясняется точность и приемлемость теоретических формул, полученных различными авторами. В работе Филибера и Тиксье рассмотрены различные методы введе­ ния поправок, уточняются численные коэффициенты в

полученных ранее этими авторами формулах, приобрет­ ших в последнее время большую популярность. В рабо­ тах Ранзетты, Скотта и Хельгессона даны примеры машин­ ного расчета количественного содержания элементов в многокомпонентных сплавах. Большой фактический материал с подробным анализом ошибок при введении поправки на поглощение при количественном рентгеноспектральном анализе приведен в статье Гейнриха и Яковица. В статьях Хьюза и Вудхауза, а также Адлера и Голдстейна обсуждаются вопросы определения массовых коэффицентов поглощения.

В последующих статьях Хинка, Гейнриха и Яковица рассматриваются вопросы введения поправок за счет до­ полнительного возбуждения флуоресцентного спектра ана­ лизируемого элемента непрерывным излучением элемен­ тов, присутствующих в образце.

Две статьи, Рида и Хеенкампа, обсуждают одну из фундаментальных проблем метода — определение ло­ кальности микроанализа. Надо сказать, что материал этих двух статей полностью не охватывает содержание проблемы и поэтому относящиеся сюда вопросы будут рассмотрены также во втором, намечаемом к переводу, сборнике.

В краткой статье Коффмана и др. рассмотрено влияние

в настоящий сборник включена лишь одна статья с целью обратить внимание исследователей на необходимость и важность учета этого явления.

Наконец, в статье Ватанабе рассмотрен метод микроанализа с помощью электронов, претерпевших ха­ рактеристические потери энергии, перспективный для опре­ деления легких элементов. Строго говоря, эти вопросы не относятся к тематике сборника. Однако оба метода явля­ ются новыми и существенно расширяют возможности микроанализа. Поэтому было сочтено целесообразным ознакомить специалистов по рентгеноспектральному микроанализу с состоянием дел в смежной области.

В заключение мы хотели бы отметить, что современ­ ное состояние теории количественного рентгеноспектраль­ ного локального анализа еще далеко от удовлетворитель­ ного. Каждый год появляются новые работы, уточняющие расчетные способы перехода от относительных интенсив-