Способ рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества

 

Изобретение относится к способам флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа состава вещества и может быть использовано при количественном определении содержаний элементов в образцах сложного химического состава. Целью изобретения является повышение точности анализа при использовании излучения с энергией, для которой в исследуемом веществе практически наблюдается лишь один вид рассеяния. Образец исследуемого вещества облучают рентгеновский или гамма-излучением с энергией Е, такой, что между ней и энергией некогерентно рассеянного излучения не попадает энергия ни одного края поглощения ни одного из основных элементов исследуемого вещества. Регистрируют интенсивности характеристических рентгеновских излучений определенных элементов и когерентно или некогерентно рассеянного излучения. Если интенсивность либо когерентно, либо некогерентно рассеянного излучения мала, то облучают образец исследуемого вещества излучением другой энергии Е 2, которая, кроме удовлетворения условию для выбора энергии Е 1, еще и такова, что для нее массовые коэффициенты когерентного и некогерентного рассеяний исследуемым веществом сравнимы друг с другом. Регистрируют отношение N 2/N 2 интенсивностей когерентно и некогерентно рассеянных излучений и по предварительно построенным градуировочным зависимостям дифференциальных массовых коэффициентов рассеяний @ и @ стандартными образцами излучения с энергией Е 1 от отношения N 2/N 2 определяют значение @ или @ для исследуемого вещества. С учетом этих величин находят содержания определяемых элементов. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Д1) G 01 N 23/2 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОтНРЫТИЦМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4296492/23-25 (22) 18..08.87 (46) 23 ° 07.90. Бюл. 1г 27 (71) Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья ,(72) В.А. Какунин

1(53) 539. 1.06(088.8), -(56)1Мамаев В.Е., Юзвак Л.А. Рентге. носпектральное определение меди и цинка в шлаках методом стандарта-,фона: В сб. Аппаратура и методы рентгеновского анализа. - Л.: Машиностроение, вып, 3, 1967, с.. 105-110.

Конев А;В. и др. Определение рассеивающей способности излучателя при рентгеноспектральном анализе способом стандарта-фона. Журнал аналитической химии, 1987, вып. 4, с. 642648. (54) СГ!ОСОБ РЕНТГЕНОфЛУОРЕСЦЕНТНОГО

АНАЛИЗА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА

J (57) Изобретение относится к способам флуоресцентного .рентгенорадиометрического анализа состава вещества и может быть использовано при количественном определении.сорержаний элементов в образцах сложного химического состава. Целью изобретения является повышение точности анализа при использовании излучения с энергией, для которой в исследуемом веществе практичес ки наблюдается лишь один вид рассеяния. образец исследуемого вещества

„„SU„„1580232 .. А 1

2 облучают рентгеновским или гаммаизлучением с энергией Е, такой, что между ней и энергией некогерентно рассеянного излучения не попадает энергия ни одного края поглощения ни одного из основных элементов исследуемого вещества. Регистрируют интенсивности характеристических рентгеновских излучений определяемых элементов и когерентно или некогерентно рассеянного излучения. Если интенсивность либо когерентно, либо некогерентно рассеянного излучения мала, то облучают образец исследуемого вещества излучением другой энергии F:, которая, кроме удовлетворения условию для выбора энергии

Е, еще и такова, что для нее массовйе коэффициенты когерентного и некогерентного рассеяний исследуемым С: веществом сравнимы друг с другом.

Kf H

Регистрируют отношения N z /М ин- 3 тенсивностей когерентно и некогерентно рассеянных излучений и по предварительно построенным градуировочным зависимостям дифференциальныхмассовых ко- фЧ эффициентов рассеяний д6" /dQ u QQ нк I д6, /dg стандартными образцами излучения с энергией Е, от отношения Ю

N /Ng определяют значения д6 /йЯ или d g, /dQ для исследуемого ве щества. С учетом этих величин .находят содержания определяемых элементов. 6 ил.

1580232

Изобретение относится к способам флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа состава вещества и может быть использовано при количественном определении содержаний элементов в образцах сложного химического состава.

Целью изобретения является повышение точности анализа при и :пользо" вании излучений с энергией, для которой в анализируемом веществе практически. наблюдается лишь один вид рассеяния.

На Фиг. 1 изображены зависимости дифференциальных массовых коэффициентов когерентного и некогерентного рассеяния от отношения интенсивностей когерентно и некогерентно рассеянного 20 излучения; на фиг. 2 - зависимости дифференциального массового коэффициента когерентного рассеяния излу" чения с различными энергиями Е„ от дифференциального массового коэффи- 25 циента когерентного рассеяния излучения с энергией Е ; на фиг. 3 - то же, для некогерентйого рассеяния;, на Фиг. ч " градуировочные зависимости массового коэффициента когерентно- gp го и некогерентного рассеяний излучения с энергией Е от отношения ин1 тенсивностей когерентно и некогерент- но рассеянного излучения с энергией

Е, на фиг. 5 - градуировочная зависймость содержания цинка от величины „Хп ° на фиг. 6 - градуировочная

1 зависимость содержания свинца от вели 1РЬ Д(Нк чины--40

Инк аа

В предлагаемом способе рентгенофлуоресцентного анализа как и в известном способе содержание определяе- 45 мого элемента находят по значению кг нм

Ф величины — — --- - или ------m«dR днк dy

1 где я, N»","",,N н ",— интенсивности соответственно хаРактеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, когерентно и некогерентно рассеянного анализируемым веществом гамма"излучения с энергией Е,; д КГ (НК

1 дифференциальные массо- 55 вые коэффициенты соответственно когерентно и некогерентно рассеянного излучения с энергией Е,.

При этом значения массовых кс циентов рассеяния можно найти (как это делают в известном способе) по значению экспериментально измереннокг * го отношения ---- интенсивностей

»1 нк когерентно и некогерентно рассеянного анализируемым веществом излучения с энергией Е,, служащей для возбуждения характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, по зависимостям (фиг. 1), где кривой 1 изображена зависимость

d6 с1Я N "" с1Я

--- - = Е(— — ) а кривой 2 - --- - =, ХГ

= а(-- --) ° Этот известный способ 1 нм

1 б нахождения массовых коэффициентов рассеяния осуществим, если между энергией Е„и энергией некогерентно рассеянного излучения не попадает ни одна энергия ни одного из основных элементов анализируемого вещества и энергия Е достаточно далека от энерt гии края поглощения основных и определяемого элементов так, что аномальное рассеяние не сказывается, а также если дифференциальные массовые коэф YI 6нк фициенты рассеяния ---- и ---- сравdA dA нимы по величине. Если последнее условие не соблюдено, то один из пиков рассеянного. излучения в спектре практически отсутствует и погрешность определения ---- или --- - недопустимо

dg dA велика.

ОднакО существует определенная аналитическая зависимость между дифференциальными массовыми коэффициентами рассеяния излучений с различными энергиями. Поэтому определение массовых коэффициентов рассеяния тем же способом возможно, если облучение анализируемого вещества осуществлять излучением с энергией Е, для которой оба процесса рассеяния имеют сракг нм

dbms d&z внимые значения ---- и ---- массовых

dЯ с1Я коэффициентов рассеяния. Энергия Е должна удовлетворять сформулированным условиям выбора энергии излучения, используемого для определения массовых коэффициентов рассеяния.

В качестве доказательств однозначности зависимостей между дифференциальными массовыми коэффициентами

1580232 рассеяния для различных энергий излу- зуют для расчета содержания определячения (фиг. 2 и 3) приведены расчет- емого элемента с учетом градуировочной ные зависимости зависимости кг кг

-.--- от 5 с1Я d51

30.Напряжение, подаваемое на трубку, равно 35 кВ при токе накала 80 мкА.

Геометрические углы падения первичного излучения и отЬора вторичного излучения составляют 30 и 90 соответственно. Измерения проводят на 1024канальном анализаторе г.ри времени наЬлюдения 400 с.

2,711 Сп + 4901 С п+ 9,968 С Во) х х 10-2 где С,, Cs., C s Cc, Cz С ва - со держания в стандартйых образцах соответст венно кислорода, кремния, серы, кальция, цинка и бария.

55 для Е, = 11,22 кэВ и Е = 22,16 кэВ (кривая 3) и Е = 17,48 кэВ и Е = 22,16 кэВ (крйвая 4), Нк. як

---- ст---ая для Е1 = 9,6 кэВ и Ет= »,16 кэВ (кривая 5) и Е„= 122 кэВ и Е = 22,16 кэВ (кривая 6).

Способ осуществляют следующим образом.

Образец анализируемого вещества оЬлучают потоком рентгеновского или гамма-излучения с энергией Е,, регистрируют потоки квантов характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента N и когерентно

М „ N „ рассеянного кг,нк первичного излучения и вычисляют отN N ношение — — — или

N кг НК

1

Затем готовят серию стандартных образцов с различным и известным элементным составом, имитирующих весь возможный диапазон изменения вещественного состава анализируемого вещества. Облучают их потоком рентгеновского или гамма-излучения с энергией

Е и регистрируют потоки квантов когерентно N< e некогерентно N рассекг нк 2 янных излучений.

Рассчитывают значения дифференциальных массовых коэффициентов когерентного и некогерентного рассеяний веществом стандартных образцов излучения с энергией Е„ и строят градуировочные зависимости

1 f() 1 f(1

N HK (Затем облучают исследуемую пробу рентгеновским или гамма-излучением с энергией Е и регистрируют интенсивности когерентно N и некогенк.

1 рертно N рассеяных излучений. Вычисляют отношение -- к- для исследуе,Кг мой проЬы и по графику --- - = f (— „-„-) @йк Nvr с1 Й или --- - = f (— --) определяют знаАД Як ь и чение массового коэффициента рассеяния с энергией Е„, которое испольN d6

С = 1.(- — - - — -) 1 кг или

N с@1

С = r(— — — --) ° 1 нк,1 Д °

1 . Пример 1. Предлагаемым способом определяют содержание цинка в контрольных пробах с известными значениями содержаний элементов, содержание цинка в них колеблется от

0,9 до 19,23, .свинца от 0,03 до 5,483, Ва80 от 1,34 до 81,34ь.

ВозЬуждение характеристического рентгеновского излучения цинка осуществляют излучением (Е, = 11,22 кэВ) селеновой мишени, облучаемой излучением маломощной рентгеновской трубки

0.„005бХ-1 с молибденовым анодом. Для измерения дифференциального массового коэффициента когерентного рассеяния исг1ользуют излучение радионуклидного источника кадмий-109 с энергией Е =

= 22,16 кэВ, активностью 10 мКи, Вторичное излучение детектируют кремнийлитиевым полупроводниковым детектором с разрешением 200 эВ по линии

5.9 кэВ .

Подготавливают серию -стандартных образцов из химически чистых реактивов окисей кремния, кальция, бария, цинка, свинца и BaSO для которых рассчитывают значения массовых коэф. фициентов когерентно рассеянного излучения с энергией Е = 11,22 кэВ при угле рассеяния 0 = 120 по следующей формуле в cM2/ã):

dC50 (0,571 C0+ 1,478 Сс; + 1,858 С +

1580232

Измерения стандартных образцов и анализируемых веществ, измельченных до 200 меш, осуществляют в кюветах диаметром 26 мм и высотой

6 мм. Градуировочная зависимость

5 кг кг

ЯД 11 ик — — = f(— --) приведена в виде кри2 вой 7 (фиг. 4).

Затем анализируемые вещества облучают характеристическим рентгеновс, ким излучением селена с энергией

Е„= 11,22 кэВ, регистрируют интенсивности характеристического излучения цинка N " (в участке спектра, соответствующего К, -линии) и когерентно рассеянного К -излучения селеновой мишени и вычисляют отношение

Zn 1 кг — — — интенсивности характеристичес- 20

1 кого излучения цинка к интенсивности когерентно рассеянного первичного излучения. Затем пробы анализируемых веществ облучают потоком квантов 25 излучения радиоизотопа кадмий-109 с энергией Е = 22,16 кэВ, регистрируют потоки квантов когерентно N "" и некогерентно N " рассеянных излучений, вычисляют отношение

> кг

-,-,д- и по градуировочному графику (фиг. 4, кривая 7) определяют значения массового коэффициента когерентно рассеянного излучения анализируемых веществ для энергии Е, = 11,22 кэВ.

Полученные значения умножают на ранее

N 2ю найденные значения отношений „--„-„и по градуировочнь1м зависимостям 40

И " d61

С "= f(— — — — ) построенным по

11 кг ДД результатам измерений образцов с аттестованными значениями содержаний цинка, находят содержания цинка в пробах анализируемых веществ. Результаты измерений нанесены на градуировочный. график (фиг. 5).

Пример 2. Предлагаемым способом определяют содержания .свинца в тех же пробах, что и в примере 1.

Используют те же стандартные образцы.

Возбуждение К-серии свинца осуществляют гамма-излучением источника кобальт-57 с энергией Е = 122 кэВ. Для

1 55 определения массового коэффициента некогерентного рассеяния используют излучение источника кадмий-109 с энергией Е = 22,16 кэВ. Детектирование, вторичного излучения осущ вляют на той же установке. Измерения стандартных образц .в осуществляют в кюветах диаметром

26 мм и высотой 6 мм. Построенная по результатам измерений градуировочная нк кг зависимость ---- = f(-- — -) приведена

Дд Дик ъ в вид кривой 8 (фиг. 4) .

Измерение проб анализируемого вещества осуществляют в условно-тонких слоях с поверхностной плотностью

0,08 г/см, оЬеспечивающих независимость результатов измерений от различий в абсорбционных характеристиках исследуемых проб. Исследуемую пробу оЬлучают потоком излучения радионуклида кобальт-57 с энергией Е„= — 122 кэВ, регистрируют интенсивности характеристического излучения свинца

N г" (в участке спектра, соответствующего К линии) и некогерентно рассеянных первичных излучений N "," и вычисляют отношение интенсивностей, еь — и-„-. Затем пробу исследуемого веще1 ства помещают в кювету диаметром

26 мм и высотой 6 мм, облучают потоком квантов излучения радиоизотопа кадмий-109, регистрируют потоки кван.тов когерентно N " и некогерентно ик

N рассеянных излучений с энергией

Е q = 22,16 кэВ, вычисляют отношение

I кг и по графику (фиг. 4, кривая 8) определяют значение массового коэффи,1 нк циента ---- некогерентно рассеянного

dЯ анализируемым веществом излучения с энергией Еq = 122 кэВ. Полученное им значение --- - умножают на найденное и ь отношение --„-„- и по градуировочному

1 графику (фиг. 6), построенному по измерениям на пробах с аттестованными значениями содержаний свинца, определяют содержание свинца в исследуемом веществе. Результаты измерений наносят на градуировочный график (фиг. 6).

В примерах 1 и 2 известный способ не позволяет получить приемлимых результатов, так как интенсивности когерентно и некогерентно рассеянных излучений с энергией Е„, наиболее пригодной для возбуждения характери1580232 стического излучения определяемого элемента, не сравнимы по величине.

Использование предлагаемого способа анализа позволяет в несколько раз повысить точность измерения содержа5 ний определяемых элементов.

Формула изобретения

Способ рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества, заключающийся в облучении образца анализируемого вещества рентгеновским или гамма-излучением с энергией Е,, выбранной из условия, что между ней и энергией некогерентно рассеянного образцом излучения не попадает энергия ни одного края поглошения ни одного из основных элементов анализи- 2О руемого вещества, регистрации интенсивностей характеристических рентгеновских излучений определяемых элементов, когерентно или некогерентно рассеянного образцом излучения, on- 25 ределении дифференциальных массовых

Д коэффициентов когерентного ---"- или нк d5? некогерентного --"- рассеяния излу Я 30 чения анализируемым веществом и .нахождении содержаний определяемых элементов с учетом значений отношения измеренных интенсивностей и найденного дифференциального массового коэффициента рассеяния, о т л и ч а ю щ и "ся тем,,что, с целью повышения точности анализа при использовании излучений с энергией, для которой в анализируемом веществе практически наблюдается лишь один вид рас-. сеяния, образец анализируемого вещества и набор стандартных образцов с различным и известным составом дополнительно облучают рентгеновским или гамма-излучением с энергией Е 2, удовлетворяющей условию выбора энергии

Е„ и дополнительному условию, заключающемуся в том, что для нее дифференциальные массовые коэффициенты когерентного и некогерентного рассеяния анализируемым веществом сравнимы друг с другом регистрируют интенсивности когерентно N " и некогерент" кг нк 2 но N 2 рассеянного излучЕния, рассчитывают массовые коэффициенты когеdC кг нк рентного ---- и некогерентного —-d 5l dЯ рассеяния излучения с энергией Е„ веществом стандартных образцов, стро кг ят градуировочные зависимости --- - = йЯ

М кг аЬнк Икг

= f{ — --) и ---- = f{ — — ) по ре77 нк dg

1 1 зультатам измерений отношения интенсивности когерентно и некогерентно рассеянного стандартными образцами излучения с энергией Е 2 и определяют значение требуемого массового коэффициента рассеяния анализируемым веществом излучения с энергией Е, по значению отношения интенсивностей когерентно и некогерентно рассеянного анализируемым веществом излучения с энергией Е <. б

04 О,О 7I 1.b N 8< см /г . (М к / рх7Ог

Фиг. 2

О.Ы 09 70 .7 7 7,2 д ик др х.7О г

Фиг.З

° «10 — 1 х Ог нк Kt

45? dЯ

О, 0.8 7,б 2,4 Л2 Ф,О фц Отн.ед. нг IФг

158023

10 lg

cãë, О4

08 16

29 32 О0 фд с<

Фиг.б

Составитель М. Викторов

Техред K.Moðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор Н. Бобкова

Заказ 2006 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Гагарина, 101