книги из ГПНТБ / Физические основы рентгеноспектрального локального анализа

При анализе мелких выделений в матрице другого состава первичное излучение идет из выделения, а вторич­ ное — из матрицы. Этот случай был описан Кастеном и Декампом [8] и позже Филибером [10]. Другой, практиче­ ски весьма важный пример — излучение полупроводни­ ков, где концентрации быстро меняются на протяжении всего лишь нескольких микрон. В каждом из этих случаев следует учитывать флуоресцентное излучение.

ЛИТЕРАТУРА

1.K r a m e r s , Phil. Mag. P. 836, Jul.— dec. (1923).

2.K u l e n k a m p f f , Ann . Physik (4) 69, 548 (1922).

3. G r e e n , Thesis, University of Cambridge (England) (1962).

18. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНИЙ МИКРОАНАЛИЗ СЛОЖНЫХ СПЛАВОВ

Дж. Белк

Введение. С целью упрощения и наглядности работа по методам введения поправки в данные микроанализа концентрирует свое внимание на бинарных сплавах. При этом часто делается предположение, что определяются оба компонента. Однако бинарные сплавы являются скорее исключением, а не правилом, среди огромного количества объектов исследования практической металлургии. Сле­ довательно, необходимо уделить внимание методам вве­ дения поправки в данные микроанализа для сплавов, со­ держащих три и более элементов. Поскольку на определе­ ние каждого из имеющихся в сплаве элементов оказывает влияние присутствие всех остальных элементов и посколь­ ку для оценки исправленных данных всегда необходима удачная аппроксимация, процесс введения поправки для сложных сплавов всегда очень трудоемок.

Существуют два очевидных решения этой проблемы: проведение расчетов с помощью счетной машины и упро­ щение процедуры расчета до такой степени, чтобы его можно было провести вручную.

Методы машинного расчета. Помимо очевидных ограниченных возможностей использовать подходящую счетную машину и трудностей составления программы, имеются и другие проблемы, связанные с введением по­ правки в данные микроанализа при помощи счетной ма­ шины. Прежде всего необходимо решить, какой метод вве­ дения поправки следует использовать. Сравнение раз­ личных существующих методов сделано в работе [1], где указано, что лучшие результаты получаются при исполь­ зовании более сложных методов. Наилучшим приближе­ нием^является программирование счетной машины на основе одного из наиболее исчерпывающих методов вве­ дения поправки.

Программы счетных машин для четырех различных методов введения поправки описаны и опробованы в ла­ боратории автора. Во-первых, метод Биркса [2], где для элементов от алюминия до золота для ускоряющего (ра­ бочего) напряжения от 25 до 30 кв было предложено ис­ пользовать одну / (х)-кривую. Во-вторых, метод поправки

15,1 кв и железа при 27,5 кв. Это позволяет, до некоторой степени, принять во внимание атомный номер сплава и стандартов и выбрать ускоряющее напряжение для лег­ ких элементов, где предпочтительны низкие напряжения. В-третьих, метод Пула и Томас [4], которые, приняв кон­ цепцию а-факторов Кастена, показали, что значения этих факторов при анализе элементов с помощью рентгенов­

/(х) данного элемента строятся для серии значений Е0—

—Ек, где Е0 — энергия падающих электронов, а Ек — критическая энергия возбуждения рассматриваемой эмис­ сионной серии. Этот метод построения впервые был пред­ ложен Грином [6]. Применение этого метода требует выбо­ ра определенной / (х)-кривой для каждого элемента как в образце, так и в эталоне. С помощью этого метода можно также учитывать эффект атомного номера.

Эти четыре метода были выбраны лишь как примеры для расчета поправки с помощью вычислительной машины и не исчерпывают списка существующих методов. Из при­ менения этих методов для машинного расчета данных ана­ лиза сплавов, содержащих до шести элементов, следует два основных вывода. Прежде всего необходимо заложить в машину информацию о ходе / (%)-кривой, что наиболее просто можно сделать с помощью математической функции. Таким образом, каждой / (%)-кривой должна соответст­ вовать либо формула, подобная формуле Филибера [7]

где о и h — постоянные, либо чисто эмпирическая фор­ мула. В этом случае / (%)-кривая будет определяться по

крайней мере двумя параметрами типа а и Л. Аппрокси­ мация / (%)-кривой с помощью формулы только с двумя параметрами не всегда достаточно хороша, и это может привести к погрешностям при использовании метода вве­ дения поправки.

Вторым фактором является число независимых пара­ метров, которые необходимо ввести в машину. Если сплав содержит п элементов, то имеется пг массовых коэффици­ ентов поглощения плюс п ос-факторов и поправочных параметров для / (%)-кривых. В то время как массовые ко­ эффициенты поглощения и а-факторы можно легко табу­ лировать и считывать, параметры / (%)-кривых часто тре­ буют интерполяции для определенного атомного номера и используемого возбуждающего напряжения. В табл. 1

Вычисления на машине могут быть проделаны очень быстро, но вычислительная машина не всегда доступна, что может вызвать значительную задержку в использовании экспериментальных данных. Поэтому был бы желателен простой метод, который обеспечил бы быструю оценку необходимых поправок при анализе сплавов, содержащих ряд элементов, тогда как полные расчеты поправок выпол­ нялись бы позже на машине или вручную.

Упрощенные методы. Очевидно, что для случая слож­ ного сплава было бы хорошо иметь простой метод введе­ ния поправок, который обладал бы достаточной точностью и был бы легко применим для ручного расчета. Упрощенные методы поправок, учитывающие эффекты поглощения рент­ геновского излучения и атомного номера анализируемого объекта, были развиты на основе работ Кастена и Филибе-

В первом приближении это можно записать в виде

небрежение членами вида и2 , ограничивает применение

также максимальные значения поправочного множителя, которые можно использовать, сохраняя указанную сте­

ных номеров Z ^ 40; константа D равна ~ 100. Таким образом, окончательная формула для поправки на атом­ ный номер в случае анализа, выполняемого при постоянном токе зонда, имеет вид

При выводе соотношения (2) было сделано много до­ пущений и единственным оправданием этих допущений является то, что с их помощью получили простую формулу, которая позволяет вводить поправку в данные микроана­ лиза с удивительной степенью точности. Обычно поправка на атомный номер невелика, и эффект от сделанных допу­ щений поэтому незначителен. Но даже в тех случаях, ко­ гда эти поправки велики, исправленные значения очень часто оказываются весьма близкими к истинным весовым концентрациям.

Сравнение с другими методами. Для того чтобы сравнить упрощенный метод с другими методами введения поправки, исправлению подвергались 150 эксперимен­ тальных результатов. Эти исправления были проведены для серии бинарных сплавов известного состава, отобран­ ных Пулом и Томас среди данных различных лабораторий. Пул и Томас провели исправления как при помощи своего собственного метода введения поправки [8, 9], так и при помощи четырех других методов [1]. Таким образом, ока­ залось возможным прямое сравнение рассматриваемого

внастоящей работе упрощенного метода с пятью другими. Список изученных систем приведен в табл. 5. Кроме того,

вработе [10] приведена таблица экспериментальных дан­ ных, использованные параметры и относительные ошибки упрощенного метода. Для расчета поправки была исполь­ зована формула, полученная путем комбинирования