Материал: LS-Sb89582
лого-цифрового преобразователя последовательность электрических импуль- |
|||||
сов преобразуется в спектр, отражающий энергетический спектр флуорес- |
|||||
центного излучения от образца. |
|
|
|
||
Be |
Массивный |
На рис. 1.3 изображена рентгеновская |
|||
трубка с боковым выходом излучения. |
|
||||
|
анод |
|
|||
ПРИ |
Область |
Преимущество трубок прострельно- |
|||
|
|
|
|||
|
генерации РИ |
го типа состоит в возможности макси- |
|||
|
|
мально приблизить фокус к образцу, что |
|||
|
|
в значительной степени позволяет ком- |
|||
|
ē |
пенсировать потерю мощности. Однако |
|||
|
РТ прострельного типа имеют малый |
||||
|
|
||||
Рис. 1.3. Схема рентгеновской трубки |
диапазон выходной мощности излучения |
||||
с боковым выходом излучения |
при различных ускоряющих напряжени- |
||||
ях. Это связано с тем, что при фиксированной толщине анода при уменьше- |
|||||
нии напряжения на РТ зона генерации излучения невелика и излучение по- |
|||||
глощается в толще анода. Если же напряжение увеличить, то часть электро- |
|||||
нов будет проходить сквозь анод, не участвуя в генерации излучения. |
|
||||
Регистрируемое |
Полупроводниковый |
детектор |
РИ |
||
|
излучение |
представляет собой монокристалл высо- |
|||
|
|
||||
1 |
– |
кочистого кремния с нанесенными |
ме- |
||
– |
таллическими электродами, в котором |
||||
2 |
|||||
Si(Li) |
|||||
имеется область, свободная от носителей |
|||||
3 |
|
||||
4 |
+ |
заряда (рис. 1.4). Энергия рентгеновского |
|||
1 |
фотона, поглощенного детектором, рас- |
||||
|
|||||
Рис. 1.4. Схема полупроводникового |
ходуется на перевод электронов из |
ва- |
|||
детектора (кремний-литиевого): |
лентной зоны в зону проводимости. При |
||||
1 – контакты; 2 – « мертвый слой» |
|||||
(кремний p-типа); 3 – чувствительный |
этом в валентной зоне образуются |
по- |
|||
слой (кремний p-типа), |
движные носители положительного за- |
||||
компенсированный литием; |
|||||
4 – |
кремний n-типа |
ряда – дырки, а в зоне проводимости – |
|||
подвижные носители отрицательного заряда – электроны. |
Под действием |
||||
приложенного к детектору поля заряды дрейфуют к соответствующим элек- |
|||||
тродам, формируя во внешней цепи электрический импульс. |
|
|
|||
В анализаторе БРА-18 используется набор из пяти фильтров, что в соче- |
|||||
тании с плавной регулировкой напряжения на рентгеновской трубке позволя- |
|||||
ет получить оптимальные условия возбуждения анализируемого образца. |
|
||||
6
1.3. Построение градуировочной зависимости. Оценка параметров градуировочной зависимости
Градуировка заключается в выполнении измерений градуировочных образцов (ГО) и расчета градуировочных коэффициентов (ГК). При проведении расчетов ГК в основное уравнение регрессии
|
n |
2 |
|
|
|
∑ d |
|
|
|
σi = |
k =1 |
ik |
|
|
|
|
, |
(1.1) |
|
|
|
|||
|
n − m |
|
||
где i – индекс элемента; k – индекс ГО; n – число ГО; m – число ГК, для каждого элемента подставляют значения теоретических поправочных коэффициентов Kij и концентраций Cj. Далее по измеренным и скорректированным скоростям счета аналитических линий ГО известного химического состава методом наименьших квадратов находят эмпирические ГК и их значимости, вычисляемые как отношения ГК к погрешностям их оценки.
На основании полученных ГК для всех ГО рассчитываются значения содержаний Срасч, отклонений расчетных содержаний от химических d = Cрасч -
- Схим и вычисляется среднеквадратическое отклонение от уравнения (1.1).
Перед вычислением ГК проводится предварительная градуировка по частному виду основной расчетной формулы:
Сi = a0 + ai × Ii.
По результатам предварительной градуировки вычисляются следующие величины:
–среднеквадратическое отклонение от линейного графика si0;
–коэффициент чувствительности
Gi = Nik0 ,
ait
где t – время одного измерения; k – кратность измерения ГО и релейного образца (РО);
– предел обнаружения
C0 |
= 3 |
|
−a0 |
|
. |
|
|||||
i |
|
|
GiTk |
||
|
|
|
|||
Статистическая погрешность анализа каждого ГО определяется как
|
= a |
I |
i |
+ I |
2 |
|
S |
|
|
i |
, |
||
|
|
|
|
|||
i |
|
|
Nik0k |
|||
|
|
|
||||
7
где Nik0 – усредненный по кратности набор импульсов аналитической линии РО, используемый для корректировки дрейфа. При корректировке по двум РО используется набор импульсов, больший по значению.
По окончании градуировки все перечисленные параметры выводятся на дисплей и могут быть распечатаны. Наиболее важной характеристикой градуировки является σград – погрешность градуировочной зависимости.
1.4.Порядок выполнения работы
1.Подготовка прибора и калибровка.
1.1.Включить компьютер.
1.2.Открыть программу AIPTP.
1.3.Включить анализатор БРА-18, на блоке управления нажать кнопку «Сеть», при этом загорится красный светодиод.
1.4.На компьютере в программе AIPTP произвести энергетическую калибровку анализатора БРА-18.
1.5.В программе AIPTP зайти в раздел «Спектр», в выпавшем окне выбрать команду «Читать». Выбрать на рабочем столе папку «Калибровка».
Впапке открыть файл «Fe–Ni–Cu, 6-4».
1.6.На экране появится спектр калибровочного образца. Войти в раздел «Обработка». Нажать «Калибровка». Справа откроется таблица энергий аналитических линий:
● Курсор увести вправо от спектра, нажать 2 раза левой кнопкой мыши.
Справа от спектра появится зеленая линия. Перейти курсором влево и встать на линию NiKα и нажать 1 раз. На линии NiKα появится зеленая линия. Пе-
ренести курсор на линию Cu Kα , нажать 1 раз. В таблице энергий нажать кнопку «Применить».
●В разделе «Обработка» нажать «калибровка» – окно закроется. Калибровка завершена.
●Удалить калибровочный спектр.
2. Проведение измерений калибровочных образцов.
2.1.Налить растворы из емкостей в кюветы. Кюветы расположить на листе белой бумаги с надписью концентраций.
2.2.Убедиться, что на приборе БРА-18 выставлен режим 6-4.
2.3.Убедиться, что красный фонарь и светодиод «РЕНТГЕН» не горят!
2.4.Взять кювету с минимальной концентрацией и установить в измерительное окно БРА-18.
8
2.5.Убедиться, что бумага под кюветами сухая!
2.6.В случае протекания заменить кювету на запасную.
2.7.После установки кюветы в измерительное гнездо закрыть крышку камеры образцов.
2.8.На высоковольтном блоке нажать белую кнопку «ВКЛ». Подождать 20 с, шум источника увеличится, и загорятся светодиод и красный фонарь «Рентген» на верхней крышке анализатора. Это означает, что рентген включен и рентгеновская трубка дает поток первичного излучения.
2.9.Крышку прибора теперь открывать нельзя!
2.10.Подождать 3 мин, пока показания на индикаторах высокого напряжения и тока рентгеновской трубки остановятся.
2.11.В программе AIPTP нажать кнопку «С».
2.12.В программе AIPTP нажать кнопку «А». В левом нижнем углу появится время измерения (Р – общее, Ж – живое). Измерить спектр за 100 с, при этом значение «Ж» должно стать «Ж – 100 сек.». Нажать кнопку «Е», чтобы остановить набор спектра. Затем нажать кнопку «R», которая выведет спектр измеренного образца на экран.
2.13.Войти в раздел «Обработка», выбрать режим «Интервалы».
2.14.Справа появится таблица интервалов, которая дает значения набранного числа импульсов в выделенных интервалах за время экспозиции (100 с).
2.15.Записать значение Fe в протокол.
2.16.Нажать на высоковольтном блоке красную кнопку. При этом красный фонарь «Рентген» должен погаснуть.
2.17.Вынуть кювету и вылить содержимое в соответствующий контейнер.
2.18.Сполоснуть кювету дистиллированной водой и слить в отходный контейнер.
2.19.Провести аналогичные измерения с растворами всех концентраций по пп. 2.1–2.18.
2.20.В завершение провести измерение с кюветой дистиллированной воды. 3. Проведение измерений контрольного образца.
Налить контрольный образец известного состава в кювету и провести
измерение его по процедуре, описанной в пп. 1 и 2. Полученное значение ин-
тенсивности железа ( IFe ) подставить в уравнение
C = a0 + b × IFe |
(1.2) |
и получить значение измеренной концентрации, которое должно лежать в пределах 2.5δ.
9
4. По окончании измерений выключить прибор кнопкой «Сеть». Выключить компьютер.
1.5. Обработка результатов градуировки: построение градуировочной зависимости
1.Обработка результатов измерений ведется в программе «Mathcad».
2.Протокол с результатами измерений IFe обработать и построить гра-
фик, используя формулу (1.2).
3.Определить коэффициенты a0 и b.
4.Записать значение среднеквадратической погрешности градуировки δ.
1.6. Содержание отчета
1.Цель работы.
2.Краткое описание принципа действия энергодисперсионного анализатора.
3.Краткое изложение методик расчета.
4.Принципиальная схема аппарата и схематическое устройство энергодисперсионного анализатора.
5.Результаты экспериментов и расчетов, таблицы, графики.
6.Выводы, в которых должны быть проанализированы результаты работы, полученные экспериментальные и теоретические зависимости.
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ АНАЛИЗЕ В РАСТВОРЕ МАЛЫХ СОДЕРЖАНИЙ ВЕЩЕСТВА
Цели работы – проведение экспериментальных исследований и получение аналитических характеристик рентгенофлуоресцентного анализа низких содержаний элементов в растворе.
2.1. Основные сведения
Рентгенофлуоресцентный анализ является одним из основных применений рентгеновского излучения. Рентгенофлуоресцентный анализ – анализ химического состава вещества по спектру характеристического РИ, возбуждаемого в веществе с помощью пучка электронов (анализ по первичным спектрам) или тормозного рентгеновского излучения (анализ по вторичным спектрам). В результате возникающее при этом характеристическое РИ вещества регистрируется детектором.
10