10.2.4 Геометрия измерений

Выбор геометрии очень важен для систем РФА. Хотя основной интерес представляют фотоэлектрические взаимодействия возбуждающих фотонов с атомами анализируемого элемента, необходимо рассмотреть и другие процессы, в частности, эффект обратного комптоновского рассеяния. Энергия гамма-кванта, рассеянного за счет комптоновского эффекта, равна (см. раздел 2.3.2 главы 2 и [5])

где Е', Е — энергия рассеянного и падающего фотона, соответ ственно, кэВ; φ — угол между падающим и рассеянным фотонами.

Энергия Е' минимальна при φ = 180°, и фотоны, рассеянные под этим углом или с небольшим отклонением от этого угла, могут образовать в измеренном спектре пик обратного рассеяния. Для фотонов с энергией 122 кэВ от 57Co (подходящий источник для K-РФА урана или плутония) пик обратного рассеяния находится при энергии 82,6 кэВ. Если угол рассеяния φ равен 90°, E' равна 98,5 кэВ и находится в середине спектра рентгеновского излучения K-серии урана и плутония. Если в качестве источника возбуждения используется 57Co, геометрию измерения следует выбирать таким образом, чтобы угол φ был близок к 180° для большинства рассеянных гамма-квантов, достигающих детектора. При такой геометрии пик обратного рассеяния и непрерывный комптоновский спектр рассеянных фотонов находятся ниже области характеристического рентгеновского излуче- ния, что минимизирует фон под фотопиками рентгеновского излучения (см. рис. 10.3). Такую геометрию измерений обеспечивает использование кольцевого источника, описанного ниже в этой главе. Для рентгеновских квантов L-серии геометрия измерений не так критична, поскольку энергия Е'(180°) равна 20,3 кэВ для рентгеновских квантов серебра с энергией 22 кэВ от источника 109Cd (хороший L-РФА источник для урана), и пик обратного рассеяния находится выше рассматриваемой области рентгеновского излучения. Для минимизации величи- ны пика обратного рассеяния необходимо тщательно контролировать рассеивающие материалы вблизи детектора. Некоторые исследователи [6] используют источники возбуждения с энергиями, значительно превышающими рассматриваемую энергию связи, минимизируя посредством этого эффекты рассеяния в спектральной области падающих рентгеновских квантов. Такой подход требует использования источников возбуждения с более высокой интенсивностью (на порядок или больше) для создания достаточной активности рентгеновского излучения.

Для уменьшения потерь за счет мертвого времени и наложений импульсов детектор должен быть экранирован от источника возбуждения и другого фонового излучения. Для ограничения влияния нежелательных источников обычно используется коллимация детектора. Для стабилизации отклика рентгеновского излучения относительные положения источника, образца и детектора должны быть жестко фиксированы; часто эти компоненты объединены в единую конструкцию. На рис. 10.8 показана возможная геометрия для проведения РФА с поправкой на пропускание.