Способ рентгенорадиометрического определения концентрации элемента в веществе

/223 С 0 8" ЕЫЗ ;,Б 1 Б 1:1 С) . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕПЬСТВ юзного проект еталло ж рентге- уоресцентения хаВ сб.: вского строение,ССР19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Чирчикский филиал Всесонаучно-исследовательского иного института тугоплавких ми твердых сплавов(56) Боченин В.И. Экспрессньнорадиометрический способ флного анализа с учетом поглощрактеристического излучения,Аппаратура и методы рентгеноанализа, Вып. 28. Л,: Машино1982, с. 28-31,Авторское свидетельство СУ 1040389, кл, С 01 И 23/223(54) СПОСОБ РЕНТГЕНОРАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТА В ВЕЩЕСТВЕ(57) Изобретение относится к физическим методам анализа состава вещества, в частности к рентгенофлуоресцентному и может быть использовано при определении концентрации элементов в жидких, порошковых и твердых пробах, Целью изобретения является повьнпение точности определения, Способ рентгенорадиометрического определения концентрации элемента в веществе, содержащем только мешающие элементы, фотопик характеристического рентгеновского излучения которых энергетически разрешен с фотопиком аналитической линиихарактеристического, излучения определяемого элемента и пиком рассеянногоизлучения, заключается в облучениинасыщенной пробы анализируемого вещества гамма- или рентгеновским излучением источника, регистрации характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, облучениимишени из материала, атомный номеркоторого много меньше атомного номера определяемого элемента, и определяемого элемента, добавленного в количестве, обеспечивающем равенствоскоростей счета характеристического аизлучения определяемого элемента ирассеянного излучения, просвечиваниивторичным излучением от мишени погло- Стителя из анализируемого вещества за-данной поверхностной плотности и ре- фгистрации суммы частей Ч и Ч интенсивностей характеристического и рассеянного излучений соответственно пос-ЬЬле прохождения этими излучениями по Ьглотителя, причем части Ч, и Ч оп- вределяют на основании результатов из- ффмерений эталонных проб. с одинаковой (;фконцентрацией определяемого элемента.иразличными-мешающего, и вычисленииконцентрации определяемого элементапо значению отношения зарегистрированных скоростей счета от пробы иот мишени после прохождения поглотителя. 3 ил., 2 табл, 1441282Изобретение относится к физическим методам анализа состава вещества, в частности к рентгенофлуоресцентному методу, и может быть использовано при определении концентрации элемен 5 тов в ящцких, порошковых и твердых пробах.Целью изобретения является повышение точности определения за счет бо-лее полной компенсации влияния изменений состава наполнителя, особенно при больших концентрациях определяемого элемента в анализируемом веществе.На фиг,приведен спектр вторичного излучения источника селенот отражателя, содержащего вольфрам (1 - скорость счета импульсов, обусловленных излучением с энергией Е); на фиг, 2 - зависимость аналитического пара 2 метраот концентрации трехокиси вольфрама в анализируемом веществе, на Фиг. 3 - зависимости аналитических параметровв способе-прототипе и в предложенном способе от концентрации 25 вольфрама в анализируемом веществе.Повьппение точности в предложенном способе достигается за счет использования излучения мишени, выполненной из материала с атомным номером, много ЗО меньшим атомного номера определяемого элемента, в который добавлен определяемый элемент в количестве, обеспечивающем равенство скоростей счета его характеристического излучения и рассеянного излучения. Просвечивание этим излучением поглотителя из анализируемого вещества заданной. поверхностной плотности позволяет более полно учесть влияние матричного эф 4 О фекта на результаты анализа.Спектр излучения мишени содержит линии определяемого элемента и рассеянного излучения, характеризующиеся примерно одинаковыми скоростями счета, и поэтому можно изменением уровней дискриминации и ширины окна спектрометра выбрать спектральную область регистрации суммарного потока, в которой обеспечивается оптимальное соотношение между полями характеристического излучения определяемого элемента и рассеянного мишенью первичного излучения источника. Такой выбор является необходимым и достаточным условием для более полного учета матричного эффекта.Толщину пробы анализируемого вещества и мишени берут:превышающими слой насьпцения для рассеянного излучения, а поверхностную плотность поглотителя - соответствующей шестивосьмикратному ослаблению суммарногопотока,Спектральную область, на которуюнастраивают спектрометр при регистрации скорости счета излучения мишени, выбирают экспериментально приразработке конкретных методик анализа, Например, изменением положения иширины спектральной области при регистрации излучения, прошедшего черезпоглотитель, находят такие условия,при которых соблюдается равенствоаналитических параметров от проб содинаковым содержанием определяемогоэлемента, но различным вещественнымсоставом наполнителя и т.д.Способ осуществляют следующим образом.1. Пробу анализируемого веществав количестве, достаточном для обеспечения насьпценного слоя для рассеянного первичного излучения, а следовательно, и для характеристическогорентгеновского излучения определяемого элемента, запрессовываютв измерительную обойму,Поглотитель изготавливают.аналогичным образом, но в отличие от пробы берут определенную навеску анализируемого вещества в зависимости отего поверхностной плотности.2, Пробу устанавливают на путипервичного излучения источника излучения и регистрируют интенсивность1 характеристического излученияъаропределяемого элемента в канале аналитической линии спектрометра в видеимпульсов, набираемых за время экспозиции,3. Вместо пробы устанавливают мишень толщины, насьпценной для рассеянного первичного излучения, а междуней и детектором излучения располагают поглотитель из анализируемоговещества заданной поверхностной плотности так, чтобы детектор регистрировал излучение мишени, прошедшеепгчерез этот поглотитель (1, ).Спектральную область, в которойрегистрируют излучение мишени, выбирают экспериментально, измеряя спектры излучения мишени, прошедшего через эталонные поглотители с одинаковой концентрацией определяемого элемента и различными концентрациямиФормула изобретения Способ р ентг енорадиометричес кого определения концентрации элемента вз 14412 мешающего элемента, а также интенсивэтность 1 аР характеристического излучения определяемого эл -мента от таких же эталонных проб. Располагают спектральную область регистрации из 5 лучения отражателя так, чтобы оначастично захватывала фотопик характеристического излучения определяемого элемента и частично рассеянного излу чения, подсчитывают скорости счетаЪт1 (или числа импульсов) в этой обт1 хаР ласти и берут отношениеЙзр (аналитический параметр) для каждого эталона и сравнивают результаты,Изменяя положение и ширину энергетического интервала, находят такое его положение и ширину, при которой20 значенияравны для всех эталонов.4. Вычисляют величину отношения1 /1 измеренных чисел имир . прпульсов й по градуировочной зависимости находят концентрацию определяемого элемента в анализируемом веществе.П р и м е р. Предложенным способом и способом-прототипом анализировались пробы смеси вольфрама и молибдена приготовленные на основе цемента, причем определяемым элементом является вольфрам, мешающим - молибден.Измерения проводили с помощью спектрометра РПС 4-01 со сцинтилляционным детектором излучения. Использованы радиоизотоп селен, а в качестве мишени - искусственная смесь на основе цемента с концентрацией ИОз, равной б мас.%, Поверхностная плотность поглотителя составляла40 1,2 г/см, время экспозиции 20 с,Результаты измерений проб с содержанием трехокиси вольФрама до 25% приведены в табл, 1.На Фиг, 1 показаны энергетический45 спектр излучения, идущего от мишени где 1 - скорость счета, и оптимальная спектральная область при которой происходит наиболее полный учет матричного эффекта, а на фиг. 2 -50 зависимость аналитического параметра1 Р /1 Р от концентрации опредеп ирхарляемого элемента в пробе, где 0 пробы, в которых молибден отсутствует иО - пробы содержащие в1 Ф55 своем составе соответственно 7,5 и 15 мас.% молибдена.Из полученных экспериментальных данных видно, что общая максимальная погрешность определения н диапазоне8-25% составляет 2,5-2 отн.%, в товремя как при анализе тех же пробспособом-прототипом общая максимальная погрешность составляла 5 отн.%.Выбор положения и ширины спектральной области, в которой регистрируется излучение мишени, определяеткакую долю о, в суммарном регистрируемом излучении составляет характеристическое излучение определяемогоэлемента и какую долю о - рассеянное, Существенность выбора спектраль 1ной области видна из сопоставлениярезультатов, приведенных в таблице,для неоптимальных (с точки зрениякомпенсации влияния концентрации молибдена) областей 54-94 кэВ и 78118 кэВ и оптимальной - 66-106 кэВ.При выборе спектральной области54-94 кэВ пробы, содержащие молибден,дают заниженные значения концентрацииопределяемого элемента, по сравнениюс пробами, не содержащими молибден,в то время как при спектральной области 78-18 кэВ эти же пробы даютзавышенное значение концентрации определяемого элемента,Измерения проб с концентрациямивольфрама 25-40 мас,% осуществляютпри времени экспозиции 60 с; мишеньсодержит 8 мас,% вольфрама, Оптимальная спектральная область 60-95 кэВ.Результаты измерения представлены втабл. 2 и на Фиг, 3, где заштрихованная область демонстрирует погрешностьизмерения, вызванную наличием в пробе 4 мас.% молибдена ( 0 - пробы, вкоторых молибден отсутствует, епробы с концентрацией 4% молибдена).Таким образом, использование дляпросвечивания поглотителя из анализируемого вещества излучения от стабильной по составу мишени, состоящейиз легкого материала и определяемогоэлемента в количестве, обеспечивающем равенство скорос.тей счета егохарактеристического излучения и рассеянного излучения, дает возможностьв несколько раз снизить погрешностьизмерения концентрации определяемогоэлемента, обусловленную неконтролируемым изменением концентрации мешающего элемента,442 вг Таблица 1 ерв заданной спектральнобластн (тыс,нмп.) прн кР 1 а тцс Концентрация,54-94 78-119 94 66-106 78-118 кзВ , кзВ 6-1 2525 2370;9 1010,00 0,898+0,00 0,88 но,оо 1 ф 38020 ф 00 0,76+0,004 115 йов 0071, 118+0, 00 71,054 К 0,0071,80+0,01 308 212 0,7700,004О, 790+0, 1 О 15 15 1,210,0 755 1 в 2000 в 007 1 э 41210 фо 1,74+ 39920,0015+0, 01 25 ф 0,007 67 0,01 2,7 ЭЮ 1,7810,01 4 10,00,4640,5070,558,349 370 еиен 73 395588 ,483 40 4 еие 0,50 0,519 375 О,0,553 веществе, содержащем мешающие элементы, фотопики характеристического рентгеновского излучения которых энергетически разрешены с ФотопикомБ аналитической линии характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и пиком рассеянного излучения, заключающийся в облуче-. нии насыщенной пробы анализируемого вещества гамма- или рентгеновским излучением источника, регистрации характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, облучении мишени, содержащей определяе мый элемент, просвечивании вторичным излучением мишени поглотителя из анализируемого вещества заданной поверхностной плотности и регистрации суммы частей Ч, и Ч интенсивностей характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и рассеянного излучения после прохождения ими поглотителя, причем части Чи Ч 2 определяют на основании результатов измерений эталонных проб содинаковой концентрацией определяемого элемента и различными концентрациями мешающих элементов, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения, ис"пользуют мишень из материала с эффективным атомным номером, многоменьшим атомного номера определяемого элемента, в который добавляют определяемый элемент в количестве,обеспечивающем равенство скоростейсчета характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и рассеянного излучения, и оконцентратами определяемого элементасудят по значению отношения скоростисчета характеристического излученияопределяемого элемента от анализируемой пробы к суммарной скорости счетаизлучения мишени, прошедшего черезпоглотитель,2 в заданной спектральной области при2,Лазоренко Техред А. Кравчук Редакт ректор И.Шаро аказ б 281/4 ное 7 Тираж 847 ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, Ж венного комитета СССретений и открытий5, Раушская наб., д. нно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Лр оизв тн