- •Рентгеноспектральные методы анализа. Содержание
- •Теоретические основы методов рентгеноспектрального анализа.
- •Упрощенная система рентгеновских уровней
- •Закон Мозли.
- •Энергия рентгеновского уровня прямо пропорциональна квадрату заряда ядра элемента.
- •Подробная система рентгеновских уровней
- •Радиационные и безрадиационные переходы
- •Классификация методов рентгено-спектрального анализа. (рса)
- •Принципиальная схема проведения рентгено-флуоресцентного анализа.
- •Аппаратура для рентгеноспектрального анализа.
- •Классификация рентгеновских спектрометров.
- •Источники возбуждения рентгеновских спектров.
- •Ввод проб в рентгеновский спектрометр.
- •Кристалл-анализаторы.
- •Рентгеновские дисперсионные спектрометры.
- •Детекторы рентгеновского излучения.
- •Ионизационные детекторы.
- •Пропорциональный счетчик.
- •Счетчик Гейгера-Мюллера.
- •Сцинтиляционный счетчик фотонов.
- •Полупроводниковые детекторы.
- •Качественный рентгенофлуоресцентный анализ.
- •Количественный рентгено-флуоресцентный анализ.
- •Интенсивность непрерывного спектра.
- •Интенсивность характеристических линий первичного спектра.
- •Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом.
- •Рассеяние рентгеновских лучей в анализируемом веществе.
- •Интенсивность линий в спектре флуоресценции.
- •Зависимость интенсивности флуоресценции от напряжения на рентгеновской трубке.
- •Зависимость интенсивности флуоресценции от химического состава образца.
- •Эффект избирательного поглощения аналитической линии.
- •Эффект избирательного возбуждения аналитической линии.
- •Этапы количественного рфса и источники погрешностей.
- •1. Подготовка го (соп).
- •2. Отбор проб.
Эффект избирательного возбуждения аналитической линии.
Аналитическая линия определяемого элемента может быть возбуждена не только первичным излучением, но и излучением другого элемента, присутствующего в пробе, если длина волны характеристической линии этого элемента меньше длины волны края поглощения определяемого элемента.
Например, при определении хрома, железа, никеля по К линиям линия никеля возбуждается только первичным излучением т.к. край поглощения никеля меньше длины волны испускаемой линии железа (эффект 1 порядка), линия железа возбуждается и первичным излучением и излучением К-линий никеля, (эффект 2-порядка). Линия хрома возбуждается за счет первичного излучения и за счет флуоресценции никеля и железа (эффект 3 - порядка).
Эффект избирательного возбуждения приводит к увеличению интенсивности аналитических линий.
Понятно, что эффект избирательного возбуждения всегда сопутствует эффекту избирательного поглощения. Действие этих эффектов направлены в противоположные стороны. В некоторых реальных случаях эти эффекты могут взаимно компенсировать друг друга.
В большинстве же реальных случаев, влияние химического состава на интенсивность линии существенно искажает зависимость интенсивности линии от концентрации элемента в пробе.
Как видно из всего сказанного, на интенсивность линий в спектре флуоресценции влияет множество факторов. Коэффициенты уравнения, зависимости аналитического сигнала от концентрации неизвестны и поэтому их установить можно только с помощью градуировочных образцов (ГО). Ясно что, химический состав ГО должен быть близок к составу образцов анализируемых.
Этапы количественного рфса и источники погрешностей.
1. Приготовление градуировочных образцов (ГО)
2. Отбор и подготовка проб.
3. Введение проб в прибор.
4. Измерение интенсивностей аналитических линий.
5. Нахождение концентраций определяемых элементов.
На каждом этапе проведения анализа свои источники случайных и систематических погрешностей. Причинами случайных погрешностей, как и в любом другом методе анализа является недостаточная стабильность отдельных узлов аппаратуры и недостаточная однородность образца. Для уменьшения величины случайной погрешности часто прибегают к измерению относительной интенсивности. (Метод внутреннего стандарта).
1. Подготовка го (соп).
Анализируемые образцы могут быть монолитными металлическими сплавами, порошками или растворами. Градуировочные образцы должны быть в том же агрегатном и физическом состоянии, что и анализируемые.
ГО для анализа монолитных металлических образцов должны иметь ту же основу и ту же марку, что и анализируемые образцы.
Для приготовления порошкообразных образцов нужен наполнитель (основа) - порошкообразное вещество, в котором отсутствуют определяемые элементы или их концентрация известна. Ошибка, допущенная при приготовлении ГО или при расчете в них концентраций, приводит к систематическим погрешностям в результатах анализа. Эта погрешность не будет существенной, если она значительно меньше случайной погрешности методики анализа.
Принято считать, что средняя квадратичная погрешность (стандартное отклонение) в содержании определяемых элементов в ГО должна быть не более 1/3 стандартного отклонения методики.
ГО могут быть приготовлены из естественных материалов или синтетически. В РСА интенсивность аналитических линий не зависит от характера связи определяемого элемента в молекуле. Поэтому синтетические образцы находят большее применение. Для приготовления ГО нужны негигроскопичные соединения анализируемых элементов, имеющие постоянный состав. Рассчитывают обычно процентную концентрацию анализируемого элемента. Если необходимо определение концентрации нескольких элементов в пробах, то целесообразно и ГО сразу готовить на все анализируемые элементы. При расчете концентраций каждого элемента, содержание всех остальных относят к наполнителю.
Современное состояние промышленного использования РФСА характеризуется след. показателями: полное время анализа до 3-х минут, общая погрешность измерений до 0,5%. Определяются элементы тяжелее бора с концентрациями 10-3 - 100%.