Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Физические основы рентгеноспектрального локального анализа

..pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.53 Mб
Скачать

Они показали, что выражение

1 -|- С И У . А В

вполне удовлетворительно дает значения к при извест­ ных с, если значения аАВ специально подобраны так, что­ бы добиться соответствия в исследуемой системе. Расчет ад в можно сделать либо по градуировочным кривым, либо вычислением всех поправок, например, каким-либо ме­ тодом 3; в таком виде этот метод, по-видимому, не имеет каких-либо преимуществ, за исключением, может быть, использования градуировочных графиков. Однако некото­ рое преимущество может заключаться в том, что при анализе многокомпонентных систем можно использовать параметр а, образованный из величин а для бинарных систем, составленных из элементов сплава; эта возмож­ ность также присуща методу Зиболда и Огилви.

Общее сходство этого метода с методом Зиболда и Огилви не потребовало построения для него отдельной гистограммы.

З (1). Методы, относящиеся к этому направлению, заключаются в независимом расчете поправок на атом­ ный номер и на поглощение:

 

R

J

WAB{E)lSAB{E)]dE

(фактор поглощения)^ к

j c _ с

АВ

Е

 

 

 

R

Ек

 

 

(фактор поглощения)_д ' ^ '

 

 

[г|)А

(E)ISA

(Е)\ dE

эффект поглощения

 

 

 

 

 

\s

()ект атомного номера

Здесь R — коэффициент эффективного значения тока, проходящего через образец, который уже рассматривался выше; он учитывает потерю некоторого числа актов иони­ зации атомов в результате обратного рассеяния электро­

нов,

г|э (Е)

— эффективное

сечение ионизации для воз­

буждения

анализируемого

излучения,

S

(Е) — тормоз­

ная

способность

образца

для

электронов

с энергией Е

[s =

 

Множитель,

учитывающий эффект

атом­

ного

номера в

(15), рассчитывается

с

помощью

ряда

приближений.

В своем первоначальном методе Пул и Томас [19] следовали по пути, намеченному Кастеном в его первой ра-

боте. Принимая S = const (так

что

его

можно

вынести

за знак

интеграла) и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UAB(E)uE

 

l\qA(E)dE

 

=

i,

(16)

они

привели

выражение

(15)

к

виду

 

 

 

 

 

 

 

,

_

RAB

SA

(фактор

п о г л о щ е н и я ) А В

 

 

 

 

 

 

С

ff^

S д в

(фактор поглощения)А

^

'

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к=с

 

*-±

 

 

 

 

(18)

 

 

 

 

 

сА*л

+ свав

^ а А

)

'

v

'

что

равносильно

комбинации

соотношений (2) и (4) Кас-

тена

и

использованию

допущения

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А В

ЛАВ

САУ-Л +

св^в,

 

 

где

 

 

 

'{АВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

А

 

 

ЛВ

 

 

 

 

 

Значение

S берется из

таблиц Нелмс [20], рассчитанных

при 30 кв,

a R (Z) определяется по эмпирической

кривой,

вычисленной по результатам нескольких анализов. На этом этапе предложенная поправка на эффект атомного номера еще не учитывает потенциала возбуждения ана­

лизируемого излучения.

 

Этот

метод

был вскоре усовершенствован

Томас [1]

с тем,

чтобы

учесть потенциал возбуждения.

В усовер­

шенствованном методе по-прежнему использовалось соот­ ношение (17), но R уже бралось в зависимости не только от Z, а и от избытка напряжения 0с); эта зависимость находилась путем грубой аппроксимации известных дан­ ных по обратному рассеянию; S по-прежнему бралось из таблиц Нелмс, но уже при Е = (Е0 -f- Ес)/2. В этом ме­ тоде также специально учитывалось влияние атомного номера на поправку на поглощение: h — в выражении Филибера для F (%) бралось одинаковым как для сплава, так и для стандарта; % А В при этом имело вид

ААВ

с д + с в ( а в / а А )

* ;

В отношении этого метода не было уверенности в надеж­ ности; все же он дает хорошие результаты, как показывает гистограмма 150 определений на рис. 9. Распространение этого метода на все 229 случаев дает гистограмму, пока­ занную на рис. 14.

1,5

I /,5

5,5 5,5

/3,5 /7,5

втріщате/шш

О

жа/ншпелыт

отнешпсмная ошибка, %

 

Рис. 9. Гистограмма ошибок — 150 случаев,

метод Томас.

Белк

[3], исходя

из поправки на атомный номер Пула

и Томас

[19] и из

поправки на поглощение Филибера,

существенно упростил общее выражение, сведя его к виду

 

к 1 +

ZАВ

 

УАВ

-

(22)

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

поправка

на атомный

поправка на погло-

 

где

номер

 

щение

 

 

 

= а 1 + h

 

 

 

 

(23)

 

Р

sin

 

 

 

 

 

1 + 2 / i

 

 

 

 

 

если

Z ^> 40 для всех

компонентов,

то вместо Z следует

брать Z' — 40 -f- 0,3 (Z — 40). Этот

метод

не дает

хоро­

ших

результатов, когда поправка на поглощение велика,

и Белк установил границы, за пределами которых

можно

ожидать ошибок более 2 % . Из 150 случаев 128 находятся в пределах этих границ; для них Белк получил гистограм-

му, показанную на рис. 10. Определения вне 2%-ного предела Белка показаны специальным обозначением. Несмотря на чрезвычайную простоту, этот метод, оче­ видно, дает очень хорошие результаты, и его можно пред­ почесть более сложным методам. Применение этого метода

Рис. 10. Гистограмма ошибок — 150 случаев, метод Белка. Квадратики с точ­ кой — случаи вне пределов применимости метода Белка.

ко всем 229 случаям дает гистограмму, приведенную на рис. 15; на ней также указаны определения, выходящие за 2%-ную границу Белка.

Ильин и Лосева [21] получили точно такое же упро­ щенное соотношение (17). Однако в этом случае R приня­

то

равным (1 — г),

где г — коэффициент

обратного рас­

сеяния,

и S взято из таблиц Нелмс. Средние

величины

S

и R

вычислялись

порознь для сплава

по

весовому

содержанию компонентов. Пул и Томас [19] показали, что согласно опыту величина | в формуле R — 1 — |г сильно отличается от единицы; следовательно, можно ожи­ дать, что метод Ильина не даст результатов с хорошей точностью. Теоретически также ясно, что потеря иони­

зации на обратное рассеяние ( 1 — R ) не

равна г,

как счи­

тает Ильин, поскольку большая доля

обратно

рассеян-

ных электронов еще до рассеяния внесет вклад в иониза­ цию, и, следовательно, их нельзя считать потерянными. Факторы поглощения он вычисляет с помощью про­ стого выражения, в котором фигурируют только коэф­ фициенты поглощения сплава и стандарта, а также сред­ няя глубина возбуждения излучения; эта глубина либо

оценивается

из Ес и Е0, либо

находится калибровкой.

Этот метод

еще не применялся

к контрольным анализам.

17.5

Ш

5,5 55

5,5 U,i

 

>15,Ь

 

о/лріщате/ішяишндсшпе/шшя ешіика,%

 

 

 

 

 

ЛМОЙШЛКЛЫЮЯ

 

Рис. 11. Гистограмма ошибок — 150 случаев, метод Смита.

Метод

расчета

S I R (17)

предложил также

Смит [22];

он использовал более точные кривые для R,

полученные

Грином [23], и эмпирическое выражение для S (в основе

которого

лежит выражение,

впервые предложенное Лон­

гом):

 

 

 

- t f c ) - l n < Z > ] ../ Z

 

S =

 

[4,7 - i -

0,9 In ( / ? 0

(24)

 

 

 

 

A

 

где скобки

< > означают среднюю величину

для сплава

или стандарта. Затем эти R и S использовались совместно

смассовыми коэффициентами поглощения, подогнанными

кмногочисленным микроаналитическим определениям на минералогических образцах. Таблицы этих коэффициен­ тов недостаточно обширны, чтобы метод Смита можно бы­ ло использовать для всех указанных выше контрольных

анализов, однако их отличие от данных Гейнриха [24] в основном незначительно, за исключением области боль­ ших длин волн. Данные Гейнриха для оценки метода Смита приводят к гистограмме, показанной на рис. 11 для 150 случаев.

 

13,5

S,5

5,5

1,5 І І5

5~5

5,5

/5,5

17,5

 

отрицательная

О

яолтите/ішя

>W

Рис. 12. Гистограмма

ошибок — 150 случаев,

метод

Данкамба.

Ж-7£

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

и

 

 

 

 

£

 

 

 

Щ\

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

щ

 

 

 

 

Ю-7_

 

 

 

Ш

 

 

 

 

г_

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

г_

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Е І 2

 

 

 

 

 

 

 

г _

9,5

5,5

1,5 I 1,5

55

5,5

15,5

17,5

17,5

13,5

>Ю,5

 

 

 

О

мтоштельтя

>7#J

втюа/телшя сишіїїа. %

Риг. 13. Гистограмма ошибок — 229 случаев метод Зиболда. А — Клейтон, О — Колби.

Распространение этого метода на 229 случаев показа­ но на гистограмме рис. 16.

3 (2). Более точный расчет выражения ^ [г|з (E)/S {Е)] dE

ипотерь ионизации на обратное рассеяние проведен

Данкамбом в работе [25]. При этом удалось вычислить

>18,5

l,j

I (S

AS

-9,5

чприцаюшая

0

 

mwmeman

 

 

аттитслшюіі яш/іка, %

 

Рис. 14. Гистограмма ошибок — 229 случаев, метод Томас.

ошибки при упрощениях расчета этих величин. Напри­ мер, Данкамб показал, что предположение S = const (на­ правление З (1)) вносит лишь небольшую ошибку. Метод расчета поправки на атомный номер по Данкамбу также удобен на практике. В выражении (17) R берется из кри­ вых, полученных недавно Бишопом [26], a S вычисляется по формуле

s = c o n s t < 4 > т І п ( 1 ^ ) '

где / — средний потенциал ионизации для образца, на­ ходимый по эмпирическому выражению

15 05 (1 e-0,072ZN і _J2

^_

Z

l d > U J H

е

) z z / 1 0

4 0 0

Эти величины / дают наилучшее возможное определение для сплавов с известными концентрациями компонентов.

Рис. 15. Гистограмма ошибок — 229 случаев, метод Белка.

Поправка на поглощение вводится по формуле Филибера для / (х). Данкамб видоизменил ее в 1964 г. для учета избытка напряжения.

Применение этого метода к 150 случаям дает гисто­ грамму рис. 12; на рис. 17 показана расширенная гисто­ грамма для 229 случаев. Ясно, что этот метод — один из наиболее успешных.

Выводы. Общий прогресс, достигнутый с помощью различных методов, разработанных начиная с 1961 г., виден из рассмотрения гистограмм рис. 4—12; различия

 

£

 

 

 

 

 

г

с

ТВ

К_7>7

ТО

щ m

с ?

6 с р

 

 

 

 

17,5

15,5 5,5 5,5

!,5 j 1,5 5,5

9,5 13,5

17,5

>18,5

 

отрицателмая

 

шоштслшя

>/8,5

аттсиявлытя ошиёт, %

Рис. 16. Гистограмма ошибок — 229 случаев, метод Смита.

>1SJ

Рис. 17. Гистограмма ошибок — 229 случаев, метод Данкамба.

в успехе разных методов отражены процентом случаев определений, которые отклоняются от истины в пределах

±2,5% (табл. 1).

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1

 

 

Процент результатов, попадающих в пределы

 

 

 

ошибки

f 2,5%

Метод

 

 

 

 

 

150 случаев

229 случаев

Арчард

и Мулви

(22) **)

 

 

Тейзен

[12]

(27) **)

 

 

Тейзен

[15]

< 2 7 *)

 

 

Бирке

 

(13) **)

 

 

Зибол и Огилвіг

37 (44)

**)

39

Томас

 

55 (53)

**)

61

Белк

 

42

 

47

Данкамб

 

53

 

55

Смит

 

30

 

29

') Вое 150 случаев не рассчитывались, и выводы сделаны на основании анализа меныпег d числа произвольно выб эанных образцов,

**) Цифры в скобках отвечают обработке разно стным методом (см. при- ЛОЖенИЯ) С ИСПОоіьзованием старых величин коэффициентов пог.ю- щения; остальные цифры получены методом нормировки с нспользованием величин коэффициентов поглощеншя по Гейнриху.

Из табл. 1 видно, что в первом успешном методе Тейзена [12] распределение ошибок не обнаруживает асиммет­ рии, которая возникает при неудовлетворительном учете какого-либо фактора, однако его гистограмма размыта, нередки ошибки до 10 % и лишь 27 % определений на­ ходятся в пределах + 2,5%.

Более сложный метод Арчарда и Мулви [6], предло­ женный в 1962 г., не дает лучших результатов, так как

лишь 22% определений попадают в

область + 2 , 5 % ; та­

ким

образом,

этот метод нельзя считать удачным.

В

1963 г.

Бирке [14] предложил

свой метод расчета

поправки в несколько очень простых этапов, пригодных для ручного счета. Гистограмма показывает, что эффект атомного номера учтен неудачно и преимущество простоты

метода сводится

на нет из-за больших ошибок; только

13% определений

дает ошибку в пределах 2,5%.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ