Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик ()934331 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06. 11. 80 (21) 3001398/18-25 (51) М. Кл.з с присоединением заявки ¹

G 01 N 23/223

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070682. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 07.06. 82 (53) УДК 539.1.06 (088. 81 (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья (54) СПОСОБ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО

AH AJIH3A

Изобретение относится к области рентгенофлуоресцентных методов ана1лиза и может быть использовано при анализе состава вещества в геологии, металлургии, медицине, в исследова ниях, связанных с охраной окружающей среды, и других областях народного хозяйства.

Известны различные способы рентгенофлуоресцентного анализа, заключающиеся в том, что регистрируют спектр характеристического излучения исследуемой пробы, выделяют в нем участки, соответствующие аналитическим линиям определяемых элементов и по измеренным в них потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации этих элементов. Абсорбционные свойства пробы учитывают с помощью массовых коэффициентов поглощения. В полученные в результате анализа концентрации определяемых элементов вносят поправки, обусловленные эффектом избирательного возбуждения (1.).

Недостатком известных способов является сложный характер зависимости величины поправки, связанной с эффектом избирательного возбуждения, от изменения состава исследуемой пробы. Кроме того, неточность в определении некоторых констант для тех или иных элементов (выход флуоресценции, массовые коэффициенты фотоэлектрического и полного ослабления излучений и др.) может вносить определенные погреыности в результаты анализа.

Наиболее близким .к предлагаемому является способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающийся в том, что регистрируют спектры характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и элементов, характеристическое излучение которых избирательно возбуждает атомы определяемых элементов в градуировочных и исследуемых пробах, выделяют в них участки, соответствующие аналитическим линиям указанных элементов, по измеренным потокам квантов характеристического излучения, заре25 гистрированных в этих участках спектра градуировочных проб, определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения аналитических линий определяемых элементов и вычисляют

30 концентрации определяемых элементов

934331

rio потокам характеристического излу» чения этих элементов в исследуемых пробах с учетом скорретированных массовых коэффициентов поглощения аналитических линий 2).

Однако в известном способе коли.чество смесей, которые необходимо предварительно подготовить g заре" гистрировать спектры их характеристического излучения для определения поправок к массовым коэффициентам i0 поглощения, растет по закону арифме-, тической прогрессии в зависимости от числа входящих в исследуемую пробу элементов. Действительно, при анализе 3-х элементов необходимо предварительно приготовить 6 смесей, при анализе 5-ти элементов

15 смесей,при анализе и элементов п 2 смесей. Таким образом, при

20 анализе 10-ти и более элементов процесс подготовки искусственных смесей длителен по времени и трудоембк.

Цель изобретения - повьпаение точности и экспрессности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающемся в том, что регистрируют спектры характеристического

30 излучения определяемых элементов и элементов, характеристическое излучение которых избирательно возбуждает атомы определяемых элементов в градуировочных и исследуемых пробах, выделяют в них участки, соответствующие аналитическим линиям указанных элементов, по измеренным потокам квантов характеристического излучения, зарегистрированных в этих участках, спектра градуировочных проб, 40 определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения аналитических линий определяемых элементов и вычисляют концентрации определяемых элементов по потокам характеристн- 45 ческого излучения этих элементов в исследуемых пробах с учетом скорректйрованных массовых коэффициентов поглощения аналитических линий, в качестве градуировочных используют 50 многоэлементные смеси, одна нз которых содержит все определяемые элементы и элементы, избирательно возбуждающие определяемые, с концентрациямн, равнымн средним концентрациям этих элементов в исследуемых пробах, а в остальных смесях концентрация одного из элементов равна максимальной концентрации этого элемента в исследуемых пробах, причем общее число градуировочных смесей на единицу превыаает сумму определяемых н избирательно возбуждающих элементов.

Способ позволяет существенно сократить число искусственных смесей, необходимых для проведения анализа, 6 а также повысить точность определения поправок к массовым коэффициентам поглощения, так как состав предварительно приготовленных искусственных смесей более близок к составу исследуемых проб, чем в известном способе. Преимущество этого способа становится более очевидным при проведении рентгенофлуоресцентного анализа на десять и более элементов., Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно приготавливают искусственные смеси, состав которых приведен в табл, 1 °

Смеси, .... N приготавливают путем добавления в смесь 0 одного из элементов.

Затем регистрируют спектры характеристического излучения этих смесей, выделяют в них участки аналитических линий и определяют поправки к. массовым коэффициентам поглощения аналитической линии m-"ãî элемента химическим соединением с и-ым элементом (4+ ) иэ выражения с,1 1 "Ви k . c Io I" )Ф „ ии

„„.ьс„ где с — концентрация элемента m в

И смеси 0; дс„ - величина добавки элемента и к смеси 0 при приготовлении смеси N; — поток квантов характеристического излучения элемента щ при измерении смеси 0;

? - поток квантов характеристического излучения элемента m при измерении смеси N„

P - приведенный массовый коэфми фициент поглощения характеристического излучения элемента m в элементе и;. ,о - приведенный массовый козф/ ВЮ фициент поглощения характеристического излучения элемента m в наполнителе и; к — коэффициент пропорциональм ности, определяемый иэ выражения

Н с сю

Р о

I I v (2) н (p -4 „) ьс,„ где с" - концентрация элемента m в смеси М.

Выражения (1) и (2) получены из основного расчетного выражения,цля определения концентрации элементов при анализе в насыщенных слоях

934331

Определив значение к и А р „ регистрируют спектры характеристического излучения исследуемых проб и по измеренным в выделенных участках потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации элементов иэ выражения (3).

Предлагаемый способ рентгенофлуоресцентного анализа рассмотрим на: примере определения железа, меди, цинка и свинца в пробах с наполни- 10 телем иэ окиси кремния.

Готовят искусственные смеси, состав которых приведен в табл.2.

Каждую из смесей истирают до

200 меш, прессуют в таблетки ди-, 15 аметром 34 мм и весом 10 г и помещают поочередно в зону облучения потоком 1 -квантов ° В блоке возбуждения и детектирования используют радиоиэотопный источник "p>Cd активностью 10 мКи и Sl(Li) детектор с

20 энергетическим разрешением 300 эВ на энергии 5,9 кзВ. ИзМерения проводят на 1024-канальном анализаторе при времени анализа, 200 с.

В используемой геометрии измерения углы скольжения к плоскости пробы первичного и вторичного излучения составляют Ч =30 и Ч = 90 соответсто венно.

Результаты измерений искусственных смесей приведены в табл.2. Таб» личные значения массовых коэффициентов поглощения, используемые для расчетов, приведены в табл.3.

По результатам измерения смесей 35 (табл.2) определяем

1. Иэ выражения (2) 40 имя.

0 209282214 р О (204-14, 2) ° (0, 55

Для проведения анализа на 4 элемента потребовалось предвари тельно. приготовить 5 искусственных смесей, вместо 10 в известном способе.

О 514

О, 1.8 ° 0,7 д.

-71, 1=44,6см /r, 803

08 0,7 40

СцС0 (60, 9-39,6 ) ° ( 0» 000020---- — - —-г см«тыс.имп.

2. Из выражения (1) О 02

Юве z<«<0% 0,000028

»»(1/13, 1-1/14, В4)+89; 6

О 02 ° 0 »еее ee2nD 5;ODI0028 ° 0, а. л (1/13, 1-1/13, 46)+141-71, l= 91см г ,О О ° О 928 "»еee»ьо о,оЬ527 7,,1Д.,»"

5 (1/13,1-1/7,73)+535-71 1=185сМ

О 02 ° О 028

14

«(1/35, 9-1/2 3, 9 ) +356-39, 6=176 см

:«(1/49» 0-1/30» 7) +319-33, 2=156см г

В качестве исследуемой приготавливают пробу, содержащую по 5% железа, меди, цинка и свинца. В результате анализа этой пробы регистрируются в жделенных участках следующие потоки квантов характеристического излучения, тыс.имп.:

s канале железа 31,04 в канале меди 72,1 в канале цинка 87, 37 в канале свинца 73,02.

Используя жражеиие (3) записывают

Cре о, =0,000028 31,04-» 85 ° С ре о; +

+ (89,6 - 44,6) . Cc„co> + (141-91) ° С „, +

+ (535-185) ° Срьо+71» 1 (1-С

° редо

Сс со Съ»оз Cp p )»

Сс„со =О, 00002 ° 72, 1 ° (249 С ре о + +60,9 Cce,coq +97, 2 CzÄp+ (356-176) Ср +

+ 39,6 (1 С о,„со — С о

PbO

Cz p =0, 0000 12 87» 37 ° f 210. Cре о> +

+55i1 Ccuco>+88 3 Cz>p+(319 156) Cp +

+33» 2 (1-C Ге О»i Cceeco> Czeeo Cp )

Сто=,000015 ° 73,02 С105 ° С +, + 1 1 0 С c u co > + 1 6 0 ° С 7„1о + 2 0 4 ° С рц) +

+14, 21 (1-С ре»о - Сосо -Сйио-Срьо) Решая систему этих уравнений методом итерациЯ, получают:

Су =5,07%; С =5,04%; С „=4,93% l

Ср -5 02% ° с «5»02%.

Таким образом, предлагаемюй способ анализа позволяет повысить точность количественных определений концентраций элементов, так как поправки к массовым коэффициентам поглощения определяются по смесям, максимально приближенным по основному к исследуемым пробам.

934331

Таблица 1

Концентрация элементов (E ) Номер смеси

° ° ° ° ° ° ° ° ° и

С„

С т

° ° ° ° ° ° ° ° °

С

gl

c„

СИ

С ° Си

Примечание

Таблица 2

Концентрация элементов, %

Смесь

Желез Медь Цинк Свинец Железо Медь Цинк Свинец

51,2

49,9

35,9

11,7

13,1

239,7

18,7

14,9

23,4

42,1

217

14, 84 315,5

33,8

13,46

35, 1

30,7

221,4

7,73 23,9

П р и м е ч а н и е: смеси составлены на оснбве соединений Fe<03, CUCp< ЕпОЪ, РЬО и $10 .

2 2

40 2

2 20

2 2

2 2

С ; С . ° . - . С вЂ” концентрации определяемых и избирательно возбуждающих элементов, равные их среднему содержанию в исследуемых пробах;

C„„С ..... С вЂ” концен трации

+ + н = и элементов, соответствующие их максимальному содержанию. в исследуеьых пробах.

Поток квантов характеристического излучения в участках спектра, тыс имп, 934331 10

Таблица 3

Железо К

Приведенные массовые коэффициенты см поглощения г

Поглоти тел ь

105

210

249

85,1

Fe

89,6

66,3

97,2

110

55,1

141

160

88,3

2пО

204

319

356

535

l4,2

39,6

33,2

71у l

Форьула изобретения

Составитель М. Викторов

Редактор Ю.Середа Техред А. Бабинец Корректор Н.Стец

Заказ 3925/38 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4

Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающийся в том, что регистрируют спектры характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и элементов, характеристическое излучение кото ых избирательно возбуждает атомю определяеьых элементов в градуировочных и исследуеьнх пробах, выделяют в них участки, соответствующие аналити-. ческим линиям указанных элементов, по измеренным потокам квантов характеристического излучения, зарегистрированных в этих участках спектра градуировочных проб, опре» деляют поправки к массовым коэффициентам поглощения аналитических линий определяемых элементов и вычисляют концентрации определяеьых элементов по потокам характеристического излучения этих элементов .в исследуеьых пробах с учетом скорректированных массовых коэффициентов поглощения аналитиМедь К цинк К„, Св нец Ь ю ческих линий, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью понааения точности и экспрессиости анализа, в качестве градуировочных используют 5 многоэлементные смеси, одна из кото нх содержит все определяеьые зле;.- менты и элементы, избирательно возбуждающие определяете, с концентрацияьж, равныьи средним концентра30 циям этих эл " " ов в и дуе х пробах, а в остальных смесях концентрация однсго из элементов равна максимальной концентрации этого элемента в исследуеьых пробах, причем общее число градуировочных смесей

>5 на единицу превышает сумму определяеьых и избирательно возбуждающих элементов.

Нсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Афонин В.П., Гуничева Т,Н.

Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ горных пород и минералов . Новосибирск, изд. . Наука, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

45 по заявке 9 2857847/25, кл. G 01 N 23/223, 1979 (прототип) °