Способ определения фона при рентгеноспектральном флуоресцентном анализе

,115187 И 23 223 УДАРСТщнНЫй НДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ТЕТ СССРИ (ЛНРЫТИЙ САНИЕ .ИЗОБРЕТЕНИЙО ИДЮТВЛЬСТВУ(71) Сибирский государственный проектный и научно-исследовательскийинститут цветной металлургии(56) 1Авторское свидетельство СССРВ 224:140, кл. 6 01 М 23/223, 1966.2. Авторское свидетельство СССРВ 295069, кл. С 01 Я 23/223, 1969(54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОНАПРИ РЕНТГЕНОСПККТРАЛЬНОИ ФЙУОРЕСЦЕНТНОИ АНАЛИЗЕ с использованиемФокусирующего спектрометра, заключающийся в облучении пробы первичным излучением и измерении суммарной интенсивности аналитическойлинии определяемого элемента и фоОна, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности и сокращения длительности анализа, измеряют суммарную интенсивность, аналитической линии определяемого элемента и Фона при двух различных размерах приемной щели детектора, середина которой. совпадает с максимумом интенсивности аналитичес,кой линии, и определяют интенсивность Фона под аналитической линией расчетным путем.2. Способ по п 1, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что выбирают миниый размер приемной щели равлуширине аналитической линии пр деляемого элемента, а максимальный размер приемной щели выбирают не более удвоенного расстояния по шкале длин волн между полностью разрешенньии аналитической линией определяемого элемента и ближайшей ,спектральной линией любого из элементов пробы, умноженного на.значение линейной дисперсии прибора.11518Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при анализе материалов сложного химического состава (порошков, растворов, сплавов) в аналитичес 5 ких лабораториях, а также при контроле и регулировании технологических процессов на предприятиях, применяющих рентгеновские спектрометры в качестве датчиков состава.Известен способ определения фона, основанный на том, что величину Фона на месте аналитической линии определяемого элемента определяют линейной экстраполяцией его значений, полученных при не менее чем двух режимах, когда энергия кван" тов возбуждающего излучения (напряжение на рентгеновской трубке) меньше потенциала возбуждения аналитической линии определяемого элемента, и флуоресцентное излучение этого элемента не возбуждается 13Недостатком данного способа является неоднократное изменение напря жения на рентгеновской трубке, что приводит к усилению нестабильности условий измерения и удлинению времени анализа.Наиболее близким техническим ре 30 шением к изобретению является способ определения фона при рентгеноспектральном Флуоресцентном анализе с использованием Фокусирующего спектрометра, заключающийся в облучении пробы первичным излучением и измерении 35 суммарной интенсивности аналитической линии определяемого элемента и Фона. В этом способе измеряют интенсивности аналитической линии плюс Фон беэ фильтрации,и с Фильтрацией ф первичного излучения с использованием поглотителя (алюминий толщиной 0,50 мм), введенного между рентгеновской трубкой и анализируемой пробой, а фон определяют расчетным путем 121 . Недостатками известного способа являются невысокая точность определения фона (погрешность 10-15 отн.3) а также длительность анализа, свя 50занная с измерением ослабленного Фильтром-поглотителем потока излучения с необходимой точностью. 75 ЪКроме того, сложность подготовкии проведения анализа известным способом связана с необходимостью конструктивного изменения спектрометров, выпускаемых в настоящее времяприборостроительной промышленностью.Цель изобретения - повышение точности и сокращение длительности анализа,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения Фона при рентгеноспектральномфлуоресцентном анализе с использованием Фокусирующего спектрометра, заключающемуся в облучении пробы первичным излучением и измерении суммарной интенсивности, аналитическойФ /линии определяемого элемента и фона,измеряют суммарную интенсивность аналитической линии определяемого элемента и Фона при двух различных размерах приемной щели детектора, середина которой совпадает с максимумоминтенсивности аналитической линии,и определяют интенсивность фона поданалитической линией расчетным путем.Кроме того, выбирают минимальныйразмер приемной щели равным полуширине аналитической линии определяемого элемента (т.е. ширине линии наполовине ее высоты), а максимальныйразмер приемной щели выбирают не более удвоенного расстояния по шкаледлин волн между полностью разрешенными аналитической линией определяемого элемента и ближайщей спектральной линией любого из элементов пробы,умноженного на значение линейной дисперсии прибора.Способ пожет быть осуществлен сиспользованием любого серийного спектрометра или квантометра с фокусирующей системой раэл кения в спектрвторичного излучения.Пример осуществления способа.Экспериментальную проверку способапроводили с использованием коротковолнового двухканального спектрометра ФРС, режим рентгеновской трубкикоторого таков: О =50 кВ, 1,=50 мА.Использовались препараты, содержащиемолибден в качестве определяемогоэлемента. В табл,1 представленсостав искусственных препаратов.(8) фо Лд сЛд 3 11518Исследования проводилиеь на К,2 линии молибдена (0,0710 нм), Прибор ФРСоснащен рентгеновской трубкой 3,5 БХВ(Р 3) с торцовым расположением выходного бериллиеного окнатолщиной 0,50 мм, а ось трубки перпендикулярна к поверхности обраэцаизлучателя (средний угол паденияпервичного пучка на пробу 9 =90 ),Угол отбора вторичного излучения=30 О, что обеспечивает регистрацию квантов излучения, рассеянныхма угол 9 =120,Вторичное излучение разлагаютв спектр кристалл-анализаторомиз кварца толщиной 0,12 мм с отражающей плоскостью 1010. Радиускруга фокусировки равен 400 мм, аразрешение прибора характеризуютаппаратурной шириной флуоресцентной К - линии на половине вькоо 1ты максимума, равной около0,0002 нм. Излучение регистрируютсцинтилляционным счетчиком СРС(разрешающая способность его равна607 для излучения СоК,2) с использованием дифференциального режимаработы одноканального анализатораимпульсов, Конструкция прибора позволяет изменять ширину приемнойщели от 0 до 5 мм без нарушениярежима работы спектрометра.Анализируемую пробу помещают вспектрометрическую кювету прибора,облучают потоком первичного излучения и измеряют суммарную интенсив-35нбсть спектральной линии плюс фонЯ(Ь) при двух различных размерах.- и 1 ширины приемной щели детектора и равных, соответственнон).1: н.,1+ 1;14)" 21 Д 21 Ф 2)где Яд(Ь ) и е 1 (Ь ) - чистые интенсивности аналитической линии определяемого элемента А, а К(Ь) и И(Ь ) финтенсивности фона, регистрируемыедетектором при размерах )., и Ь ширины приемной щели детектора. Формуспектральной линии в единицах кшалыдлин волн 3 выражают уравнениемГаусса й-й,.22 м =м е ", (,21Лгде М и н - интенсивности спект- яральной линии в точкахспектра с координатами1 н .; 75 4абсцисса максимума линии,- полонина ширины линиина высоте МЛ,(е(где еоснование натуральногологарифма).Регистрируемая интенсивность спектральной линии равна зй.) Лфф 2 ф Л-Л )2 2 где ,) 2 е " с 1 Л, 4)Интенсивность фона в коротковолновой области рентгеновского спектра состоит из двух компонентовц-Л),+й, (йгде й - интенсивность рассеянногопробой первичного тормозного излу. -чения с длинами волн, близкими к длине волны аналитической линии элемента А -Э;Л, М - постоянная составляющая фона, обусловленная рассеяниемпервичного излучения на деталях спектрометра и их флуоресценцией. Вкладкаждого из компонентов Н зависитот ширины ) приемной щели переддетектором 8 .)ИЛ Ь;й ) йеЛ,где ЙЛ - интенсивность рассеянногОпробой тормозного излучения;Кйд- интенсивность постояннойсоставляющей фона, регистрируемой при единичной ширине приемной щели детектора на месте аналитическойлинии элемента А,Таким образом, измеренная интенсивность фона равнаЧ ),Ц и ). (7) С учетом уравнений (3) и (7) система (1) запишется так:8,)-ИЛ Е,), Н(9)М-"Л1 .С целью снижения ошибки измеренияинтенсивности, обусловленной нестабильностью работы прибора, используют стандарт сравнения и работаютс относительными интенсивностями1151875 Таблица Проба Содержание компонента, % 8 дот Моо СаСО Геа 49, 75 4,975 4,975 94,975 0,4975 0,4975 99,498 Мо0,5 49,7594,9754,975 0,0МоЯхМоСа0,05 0,0 0,05 90,0 0,0 4,975 МоЕе Мок0,05 0,005 0,0050,005 99,498 0,4975 0,4975 0,0 МоСа МоРе99,0 О,о ординаты максимума. Аналитической линией в настоящем случае являетсядублет МоКширина которого0,0005 нм, и ей соответствует оптимальная ширина щели Ь, =0,50 мм. 5Максимальная ширина щели определяется химическим составом анализируемых материалов и ограничена.техническими. возможностями спектрометра.Значения Фона 1 р, найденные пред.10лагаемым способом, сравнивают с интенсивностью фона 1 и интенсивфсностью линии плюс Фон (табл.2) измеренными при ширине щелиИз табл . 2 видно, что при содер.жании Мо 0,05-0,0005% интенсивностьфона 1 превышает 1(,1 , что противоречит физическому смыслу. Наоборот, значения Тф меньше Г(, и,наконец, при содержании (1-5) 10% 20все три величины сравнимы, Сближение 1 и 1 ф .наблюдается также припереходе от препаратов с легким наполнителем к препаратам с тяжелым(от 50 к РеО) . Заниженные значения 1 с от препаратов, содержащих0,05% Мо по сравнению с 1 с дляравных 2 и 3 мм, объясняются влиянием К-края поглощения Мо ( Л;,==0,0620 нм). Это подтверждается и ЗОуменьшением 1 с увеличениемРасхождение величин 1,4,с и 1 р, расчитанных при различных , определяют относительным стандартнымотклонением 5, равным 8,46,356 48; 8,11; 9,01 соответственно. Предлагаемый способ определения интенсивности Фона используют при определении цинка в палладии(0,001-0,10%) способом внешнего стандарта, в котором действительное содержание цинка определяют с помощью относительной интенсивности излучения 2 ь К-линии по постоянному графику. Калибровку графика осуществляют с использованием проб порошкообразногс палладия крупностью не менее 40 мкм,в которые введены различные количества цинка в виде стандартных растворов, Длительность анализа одной пробы не превышает 5-6 мин. Предлагаемый способ определения интенсивности фона на аналитической линии определяемого элемента обладает следующими преимуществами: повышает в 2-5 раз точность определения интенсивности фона и соответственно количественного анализа; снижае длительность анализа в 1,5-2 раза по сравнению с известным способом и позволяет экспрессно (за 5-6 мин) осуществлять определение одного элемента, способ не требует реконструкции существующих спектрометров, квантометров и других датчиков состава серийного производства и может быть реализован в аналитических лабораториях при контроле состава продуктов в непрерывных технологических процессах,лло О (Ч О л О ф т ф- с 4 к) л л л О СЧ СО СО л(ч оСО МЧРл лО сч О л О л о О ф О л о Ф м ц л