Материал: LS-Sb89582
может быть использован и при наличии эффекта избирательного поглощения |
|||||
аналитической линии элемента А, которое возможно, если между краем по- |
|||||
глощения элемента А и его аналитической линией присутствует край погло- |
|||||
щения элемента В. Этот эффект можно рассматривать как отрицательное воз- |
|||||
буждение, и коэффициент γ в этом случае будет отрицательным. |
|||||
|
4.2. Краткое описание спектрометра СПАРК-1 |
||||
Спектрометр портативный аналитический коротковолновый СПАРК-1 |
|||||
предназначен |
для рентгеноспектрального флуоресцентного анализа химиче- |
||||
ских элементов от 22 Ti до 38 Sr по K-серии и от 56 Ва до 92 U по L-серии в |
|||||
твердых и порошкообразных пробах. |
|||||
Функциональная схема спектрометра представлена на рис. 4.1. Высокое |
|||||
напряжение, генерируемое высоковольтным источником 1, подается на рент- |
|||||
геновскую трубку 2. Рентгеновское излучение, возникающее на прострельном |
|||||
аноде трубки, попадает на исследуемую пробу 3 и возбуждает в ней флуорес- |
|||||
1 |
|
|
|
центное излучение. Гониометрическое |
|
7 |
8 |
9 |
устройство 6 обеспечивает настройку |
||
|
|||||
2 |
5 |
|
|
рентгенооптической схемы по методу |
|
|
4 |
10 |
11 |
Иогансона на определенную длину вол- |
|
|
|
|
|
волны излучения или автоматическое |
|
3 |
6 |
|
|
сканирование по спектру. Отраженное |
|
Рис. 4.1. Функциональная схема |
|
от кристалла-анализатора 4 излучение |
|||
спектрометра СПАРК-1 |
|
регистрируется блоком детектирования |
|||
|
|
|
|
||
5, в котором кванты излучения преобразуются в импульсы напряжения. Ча- |
|||||
стота следования импульсов определяется интенсивностью излучения, попа- |
|||||
дающего в блок детектирования. Импульсы поступают на вход усилителя дис- |
|||||
криминатора 7, на выходе которого они выравниваются по амплитуде и дли- |
|||||
тельности. Регистрация импульсов возможна двумя способами: при сканиро- |
|||||
вании по спектру при помощи интенсиметра 10 и самопишущего потенцио- |
|||||
метра 11, записывающего на ленте спектр флуоресцентного излучения образ- |
|||||
ца; при измерении интенсивности флуоресцентного излучения фиксированной |
|||||
длины волны с помощью пересчетного устройства 8 и цифрового блока инди- |
|||||
кации 9, отображающего количество квантов флуоресцентного излучения, за- |
|||||
регистрированное блоком детектирования за заданное время экспозиции. Пер- |
|||||
вый способ используется при исследовании элементного состава образцов по |
|||||
спектрам флуоресценции, второй – |
при определении интенсивности аналити- |
||||
|
|
|
|
26 |
|
ческой линии анализируемого элемента. Спектрометр СПАРК-1 состоит из трех блоков: блока регистрации, высоковольтного блока, спектрометра.
Настройка спектрометра на необходимую длину волны осуществляется вращением штурвала (находится на спектрометре слева). Длина волны, на которую настроен спектрометр, отображается механическим счетчиком в ангстремах (Å).
Загрузка образцов осуществляется вращением штурвала, находящегося на спектрометре справа. Имеется четыре загрузочных люка. Номер люка, находящегося под загрузкой, нанесен слева от него цифрой черного цвета; при этом в спектрометре под излучением находится люк, номер которого нанесен справа цифрой красного цвета.
В работе используются образцы, представляющие собой наборы стандартов с известным содержанием никеля и железа, а также смеси, состоящие из никеля и железа. В качестве наполнителя используется борная кислота (Н3В2О3). Маркировка нанесена с обратной стороны образцов.
4.3.Порядок выполнения работы
1.Нажать клавишу «СЕТЬ» на блоке спектрометра, нажать клавишу «СЕТЬ» на высоковольтном блоке. Дать прогреться аппарату не менее 5 мин. Нажать клавишу «Высокое ВКЛ» на высоковольтном блоке. При этом переключатель «Напряжение» должен находиться в положении 12 кВ.
2.Выставить счетчик спектрометра на длину волны Kα – флуоресцент-
ного излучения никеля λNiK α = 1.655 Å.
3.На блоке регистрации установить экспозицию «10 сек.», режимы «I» и «ручн». На высоковольтном блоке установить напряжение «18 кВ».
4.Загрузить в спектрометр образец 100 %-го Ni.
5.Нажать клавишу «ПУСК» на блоке регистрации. После этого происходит счет квантов флуоресценции никеля, попадающих в детектор спектрометра в течение времени экспозиции. Записать показания количества квантов. Изменяя настройку спектрометра с шагом ±0.001 Å, повторить измерение количества квантов флуоресценции до получения максимального значения количества регистрируемых квантов.
6.Установить счетчик спектрометра на значение λ, при котором количество регистрируемых квантов максимально (по результатам п. 5).
7.Нажать клавишу «ПУСК» на блоке регистрации. По окончании счета снять показания количества квантов флуоресценции с цифрового индикатора.
27
Повторив измерения 3 раза, найти среднее арифметическое и, разделив на время экспозиции, записать в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Результаты измерения интенсивности излучения никеля в образцах
Образец |
|
|
|
Ni, % |
|
|
|
NF1 |
NF2 |
NF3 |
|
100 |
20 |
10 |
|
6 |
3 |
1 |
0.5 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
Скорость счета, имп./с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.Загрузить в спектрометр (не перенастраивая его) следующий образец из числа указанных в табл. 4.1.
9.Повторить пп. 7–8 для всех образцов, указанных в табл. 4.1.
10.Выставить счетчик спектрометра на длину волны Kα – флуорес-
центного излучения железа λFeK α = 1.933 Å.
11.3агрузить в спектрометр образец 100 %-го Fe.
12.Повторить пп. 7–8, используя образцы, содержащие железо. Результаты занести в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Результаты измерения интенсивности излучения железа в образцах
Образец |
|
|
|
Fe, % |
|
|
|
NF1 |
NF2 |
NF3 |
|
100 |
20 |
10 |
|
6 |
3 |
1 |
0.5 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
Скорость счета, имп./с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13.Нажать клавишу «Высокое ВЫКЛ» на высоковольтном блоке.
14.Нажать клавишу «СЕТЬ» на высоковольтном блоке.
15.Нажать клавишу «ВЫКЛ» на блоке спектрометра.
4.4. Порядок расчета концентраций с помощью уравнений связи
1. Записать систему уравнений связи для образца, состоящего из двух элементов, используя обозначения αFeNi, αNiFe, CFe, CNi, NNi0 , NFe0 , NNi, NFe
( NNi0 , NFe0 – значения для 100 %-х образцов).
2.Вывести формулы для расчета коэффициентов влияния с использованием указанных в п. 1 обозначений.
3.Рассчитать коэффициенты влияния αFeNi, αNiFe. Для этого в качестве
стандартного бинара использовать NF1, в котором CNi = 15.7 %; CFe = 9.8 %. 4. Рассчитать концентрации никеля и железа в образцах NF2, NF3. До-
полнительные уравнения:
–для образца NF2: СFe + CNi = 24 %;
–для образца NF3: СFe + CNi = 26.9 %.
28
4.5. Порядок расчета концентраций с поправками на поглощение
1. Построить аналитический график NNi = N(CNi) с диапазоном измене-
ния СNi от 0.5 до 100 %.
2. По аналитическому графику определить концентрацию Cj в образцах
NF1, NF2, NF3. Результаты занести в табл. 4.3.
|
|
|
|
Таблица 4.3 |
|
Результаты расчета концентрации никеля |
|
||
|
|
|
|
|
Образец |
μmx , см2/г |
μmj , см2/г |
Cj, % |
Cx, % |
NF1 |
58.3 |
|
|
15.7 |
NF2 |
66.9 |
|
|
|
NF3 |
50.9 |
|
|
|
3. Определить для каждого образца μ j |
по формуле |
||||||
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
μmj = C jμmNi + (1 − C j )μmH3B2O3 , |
||||||
где μNi = 61 см2/г; μH3B2O3 = 13.1 см2/г. Результаты записать в табл. 4.3. |
|||||||
m |
m |
|
|
|
|
|
|
4. Истинную концентрацию никеля определить по формуле |
|||||||
|
|
|
= αC |
|
μx |
|
|
|
C |
|
|
m |
, |
||
|
x |
j |
|||||
|
|
|
|
|
|
μ j |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
где μx – |
приведены в табл. 4.3; α – |
нужно определить, зная истинную кон- |
|||||
m |
|
|
|
|
|
|
|
центрацию никеля в образце NF1 (приведена в табл. 4.3).
4.6.Порядок выполнения расчета концентраций
свведением арифметических поправок
1.Построить аналитический график NFe = N(CFe) c диапазоном измене-
ния CFe от 0.5 до 100 %.
2. Считая зависимость CFe = βNFe линейной, по графику определить ко-
эффициент β.
3. Зная концентрации в образце NF1: CFe = 9.8 %; СNi = 15.7 %, найти коэффициент γ из формулы CFe = βNFe (1 − γCNi ).
4. Используя полученные значения β и γ, рассчитать концентрацию железа для образцов NF2, NF3.
29
4.7. Содержание отчета
1.Цель работы.
2.Краткое описание схемы спектрометра СПАРК-1.
3.Результаты исследования (таблицы, графики).
4.Расчет концентрации элементов в анализируемых пробах.
5.Сводная таблица, с расчетами концентраций тремя способами.
6.Выводы, в которых должно быть проведено сравнение результатов, полученных по разным методикам, указаны причины погрешностей.
Содержание |
|
Лабораторная работа № 1. Основы энергодисперсионного |
|
анализа. Устройство и работа энергодисперсионного анализатора .................. |
3 |
1.1. Основные сведения................................................................................... |
3 |
1.2. Описание лабораторной установки ........................................................ |
5 |
1.3. Построение градуировочной зависимости. Оценка |
|
параметров градуировочной зависимости............................................. |
7 |
1.4. Порядок выполнения работы................................................................... |
8 |
1.5. Обработка результатов градуировки: построение |
|
градуировочной зависимости................................................................ |
10 |
1.6. Содержание отчета ................................................................................. |
10 |
Лабораторная работа № 2. Исследование аналитических характеристик |
|
при анализе в растворе малых содержаний вещества....................................... |
10 |
2.1. Основные сведения ................................................................................ |
10 |
2.2. Описание лабораторной установки...................................................... |
12 |
2.3. Порядок выполнения работы ................................................................ |
13 |
2.4. Обработка результатов .......................................................................... |
15 |
2.5. Содержание отчета................................................................................. |
16 |
Лабораторная работа № 3. Кристалл-дифракционный |
|
рентгеноспектральный анализ ............................................................................. |
16 |
3.1. Основные теоретические положения................................................... |
16 |
3.2. Описание лабораторной установки...................................................... |
19 |
3.3. Порядок выполнения работы................................................................ |
20 |
30