Способ рентгеноспектрального флуоресцентного определения содержания элементов с большими и средними атомными номерами (его варианты)

 

1. Способ рентгеноспектрального флуоресцентного определения содержания элементов с большими и средними атомными номерами, включающий облучение анализируемого образца и образца сравнения потоком излучения рентгеновской трубки и измерение относительных интенсивностей характеристического излучения определяемого элемента и стандарта-фона на месте пика, некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения материала анода при выбранных напряжении на рентгеновской трубке, большем потенциала возбуждения характеристического излучения материала анода, ширине зазора между пластинами выходного коллиматора и ширине приемной щели перед детектором, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности .анализа и расширения диапазона измерений содержаний определяемых элементов, выбирают рентгеновскую трубку так, чтобы энергия характеристического излучения анода была меньше энергии характеристического излучения определяемого элемента на значение произведения последней на разрешающую способность детектора излучений, вы (Л раженную в относительных единицах, устанавливают нижний уровень дискриминации окна амплитудного анализатора импульсов для регистрации некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения анода (линия стандартафона ), равным разности амплитуды максимума и полуширины амплитудного. распределения линии характеристического излучения анода, рассеянного пробой, не содержащей определяемого элемента, или, по крайней мере, при трех ширинах окна анализатора , измеряют интенсивности стандарта-фона от образца сравнения и двух серий стандартных образцов, содержащих различные количества оп/ Н К ределяемого элемента ( и образцов , состоящих только из элементов наполнителя анализируемого образца и имеющих ту же ослабляющую способность для рассеянного характеристического излучения анода, чтс и стандартные образцы первой серии

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 И 23/223

13,., И

ВЙЬЛЮТЕМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3650050/24-25 (22) 12.09.83 (46) 30..08 85. Бюл. ¹ 32 (72) А.В. Конев, Э.В. Григорьев и Т.Е. Слободянюк (71) Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии (53) 539.1.06 (088.8) (56) Ленин С.С., Сериков И.В.

Флуоресцентный рентгеноспектраль. ный анализ геологических порошкообразных проб методом стандарта— фона с использованием некогерентного рассеяния. — Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л.: Машиностроение, вып. 4, 1969, с. 161167.

Авторское свидетельство СССР № 857819, кл. G 01 N 23/22, 1979. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО

ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ С БОЛЬШИМИ И СРЕДНИМИ АТОМНЫМИ НОМЕРАМИ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Способ рентгеноспектрального флуоресцентного определения содержания элементов с большими и средними атомными номерами, включающий облучение анализируемого образца и образца сравнения потоком излучения рентгеновской трубки и измерение относительных интенсивностей характеристического излучения определяемого элемента и стандарта-фона на месте пика, некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения материала анода ири выбранных напряжении на рентгеновской трубке, большем потенциала возбуждения характерис„„SU„„1176221 тического излучения материала анода, ширине зазора между пластинами выходного коллиматора и ширине приемной щели перед детектором, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности .анализа и расширения диапазона измерений содержаний определяемых элементов, выбирают рентгеновскую трубку так, чтобы энергия характеристического излучения анода была меньше энергии характеристического излучения определяемого элемента на значение произведения последней на разрешающую способность детектора излучений, выраженную в относительных единицах, устанавливают нижний уровень дискриминации окна амплитудного анализатора импульсов для регистрации некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения анода (линия стандартафона), равным разности амплитуды максимума и полуширины амплитудного. распределения линии характеристического излучения анода, рассеянного пробой, не содержащей определяемого элемента, или, по крайней мере, при трех ширинах окна анализатора, измеряют интенсивности стан дарта-фона от образца сравнения и двух серий стандартных образцов, содержащих различные количества опнк ределяемого элемента (Н „) и образцов, состоящих только из элементов наполнителя анализируемого образца и имеющих ту же ослабляющую способность для рассеянного характеристического излучения анода, чтс и стандартные образцы первой серии

1176221 (К нк 1 рассчитывают методом наимень- фх > ших квадратов. значение регрессионного коэффициента (Ь) прямой пропорциональности зависимости относительной интенсивности стандартакк нк нк 4 ф„нк К фн

Фона 1ф = — «к от фн - нк >

Фс где Мнф — интенсивность стандарта.фона от образца сравнения, строят график зависимости коэффициента пропорциональности (Ь1 от ширины канала, выбирают в качестве рабочей ширины канала большее из двух возможных значений, при которых коэффициент пропорциональности равен единице (6=1), причем, если при выбранных значениях напряжения на рентгеновской трубке, ширине зазора между пластинами выходного коллиматора, ширине приемной щели перед детектором значения коэффициента пропорциональности, равное единице, не достигается, то эксперимент повторяют при других, по крайней мере, трех аппаратурных.параметрах и для последующих измерений выбирают значения этих параметров, при которых достигается значение коэффициента пропорциональности, равное 1, затем измеряют интенсивности характеристического излучения определяемого элемента и стандарта— фона от анализируемого образца при выбранных напряжении на рентгеновской трубке, ширине зазора между пластинами выходного коллиматора, ширине приемной щели и ширине и положении окна анализатора и вычисляют содержание определяемого элемента с использованием эффективной интенсивности стандарта-фона где д, д„, >« — постоянные коэффициенты.

2. Способ рентгеноспектрального флуоресцентного опрецеления содержания элементов с большими и средними атомными номерами, включающий облучение анализируемого образца и образца сравнения потоком излучения рентгеновской трубки и измерение относительных интенсивностей характеристического излучения определяемого элемента и стандартафона на месте пика некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения материала анода при выбранных напряжении на рентгеновской трубке, большем потенциала возбуждения характеристического излучения материала анода, ширина зазора между пластинами выходного коллиматора или ширине приемной щели перед детектором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа и расширения диапазона измерения содержаний определяемого элемента, выбирают рентгеновскую трубку так, чтобы энергия характеристического излучения анода была больше энергии характеристического излучения определяемого элемента на значение произведения последней на разрешающую способность детектора излучений, выраженную в относительных единицах, устанавливают верхний уровень дискриминации окна амплитудного анализатора импульсов для регистрации некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического излучения анода (линия стандарта-фона) равный сумме амплитуды максимума и полуширины амплитудного распределения этой линии, при по крайней мере трех различных ширинах окна анализатора измеряют интенсивности стандарта-фона от образца сравнения и двух серий стандартных образцов, содержащих различные количества определяемого элемента (N „), и образцов, состоящих только нк из элементов наполнителя анализируемого образца (Кнфн„ 1, рассчитывают для последних методом наименьших квадратов регрессионные коэффициенты Сю С1> Сг из уравнения фй ю 1 2 > нн I где I — относительная интенсивфн ность линии стандартафона при измерении стандартных образцов,не содеожащих определяемого нк элемента, и равная 8ð< нк фс

N ф — интенсивность стандартафона от образца сравнения, и„ вЂ” массовый коэффициент ослабления лини характеристического излучения анода этими образцами, 1 рассчитывают относительные интенсивности (7 )по уравнению нк фн (I )=c с, ° c

1 где р — массовый коэффициент ослабления рассеянного характеристического излучения анода стандартным образцом, содержащим определяемый элемент, рассчитывают методом наименьших квадратов значение регрессионного коэффициента (Ь ) прямой пропорциональности зависимости измеренной относительной интенсивности I ф > нк нк равнойфф„/И„,)от рассчитанной (I „), строят график зависимости коэффициента (Ъ ) пропорциональности от ширины канала, выбирают в качестве рабочей ширины канала большее из двух возможных. значений, при которых коэффициент пропорциональности равен единице (Ь=1), причем, если при выбранных значениях напряжения на рентгеновской трубке, ширине зазора между пластинами выход176221 ного коллиматора, ширине приемной щели перед детектором значение коэффициента пропорциональности, равное единице, не достигается, то эксперимент повторяют при других аппаратурных параметрах (не менее трех) и для последующих измерений выбирают значения этих параметров, при которых достигается значение коэффициента пропорциональности, равное единице, затем измеряют интенсивности характеристического излучения определяемого элемента и стандарта-фона от анализируемого образца при выбранных напряжении на. рентгеновской трубке, ширине зазора между пластинами выходного коллиматора, ширине приемной щели и ширине окна анализатора и вычисляют содержание определяемого элемента с использованием эффективной интенсивности линии стандарта-фона нк а

Т -q +a Z +c! (Z ) 1 где с1, 41, > — постоянные коэффициенты.!

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к рентгеноспектральным методам анализа состава вещества, и может быть использовано при анализе материалов сложного химического состава (порошков, растворов, сплавов) в аналитических лабораториях, а также при контроле непрерывных технологических процессов на предприятиях с использованием рентгеновских спектрометров.

Цель изобретения — повышение точности анализа и расширение диапазона измерения содержаний определяемого элемента.

На фиг.1 изображены экспериментальные зависимости относительной интенсивности ?нк рассеянного стандартными образцами, содержащими определяемый элемент в различных количествах излучения от относинк тельной интенсивности I ф иэлуче2 ния, рассеянного стандартными образцами, не содержащими определяемый элемент, для ширины окна амплитудного анализатора, равной 1Π(прямая 1), 20В (прямая 2) и 50В (прямая 3); на фиг.2 — зависимости коэффициента пропорциональности Ь от ширины

1 окна амплитудного дискриминатора

10 Ч для значений ширины приемной щели перед детектором излучений, равной 0,1.5 мм (кривая 4); 0,3 мм (кривая 5); 1 мм (кривая 6); Э мм (кривая 7); 5 мм (кривая 8); на фиг.3 — зависимость относительного стандартного отклонения Sr характеризующего погрешность анализа, от ширины окна амплитудного анализатора. Все приведенные зависимости получены при напряжении на рентгеновской трубке с палладиевым анодом, равным 70 кВ, для вольфрамосодержащих образцов.

Пример. Осуществляли рентгех носпектральный анализ руд и промпродуктов обогатительного передела вольфрамосодержащих руд с содержанием трехокиси вольфрама WO от О до 100%.

Все измерения выполняли на двухканальном коротковолновом слектрометре ФРС-7. Прибор оснащен рентгеновской трубкой 3,5БХВ-8 (Pd) с торцовым расположением выходного бериллиевого окна толщиной 0,50 мм, а ось трубки перпендикулярна к поверхности образца (средний угол о падения первичного пучка = 90 ).

Угол отбора вторичного излучения

30, что обеспечивает регистрацию ,квантов излучения, рассеянного образцом на угол 6 = 120 . Высоковольтный источник питания обеспечивает генерирование напряжения до

70 кВ при токе 50 мА. Вторичное излучение разлагали в спектр кристаллом-анализатором из кварца толщинои 0,12 мм с отражающей плоскостью

i0i0. Разрешение кристалла характеризуется аппаратурной шириной флуоресцентной PdK g — линии на половине высоты максимума около 0,0002 нм.

Излучение регистрировали сцинтилляционным счетчиком СРС-1 (разрешающая способность 55% для излучения

СиХ, ), Энергетическую селекцию

12 импупьсов детектора выполняли одноканальным амплитудным анализатором импульсов (ААИ). Для этого использованием образцов из борной кислоты и вольфрамового ангидрида строят дифференциальные амплитудные спектры излучения, регистрируемого на месте гмка некогерентно рассеянного образцом первичного характеристического

Pd -излучения. Определяют положе12 ние Максимума,(Чо= 52 В) и полуширину (аЧ = 12,5 Б) амплитудного распределения. Затем выбирают верхнюю границу / окна ААИ, равную Ч

= 65 В, и фиксируют ее.

Ширину ьЧ окна ААИ выбирают с использованием двух серий стандартных образцов, первые из которых содержат различные количества вольфрама, а вторые имеют произвольные значения массового коэффициента ослабления р для РЙК, -излучения тр 1,г и состоят только из элементов и соединений налолнителя исследуемых материалов. Для этого измеряют соответ7б221 4 ственно интенсивности N "" и hl""

4х фн фона на месте пика некогерентно рассеянного образцами обеих серий первичного PdKg -излучения при че1,г тырех значениях ширины аЧ окна

ААИ вЂ” 5, 10, 20 и 50 В. Аналогичные измерения выполняют с образцом сравнения, получая интенсивности N нк

Рассчитывают относительные интеннк 1 нк

10 нк 1 1 фх нк фн сивности r = †" и I ф 1,1 нк фн 1нк для фс d. каждого из образцов. Затем с испольнк зованием измеренных значений 1 „ и известных значений массового коэф-, 15 фициента ослабления р. рассчитывают методом наименьших квадратов коэффициенты С, С„, Cz уравнения нк г

=С +С 1.С2 фн 1 lIA Tp Qp.xp

Затем рассчитывают относительные интенсивности (I ) для стандартнк фн ных образцов, содержащих вольфрам, по уравнению

=С +С +С тр тр относительная интенсивгде

2 ность излучения

ЩL |31 — линииу

У,, У2 — коэффициенты, постоянные лри выбранных условиях анализа

55 где — массовый коэффициент осTÐ лабления рассеянного характеристичес30 кого излучения палладиевого анода стандартным образцом, содержащим вольфрам.

Далее, используя измеренные значения 1 ф и рассчитанные (I ф ) находят регрессионные коэффициенты

Ь„уравнения I ф = Ь + Ь„(I н"„) и строят, график зависимости Ь„ от 8V.

В качестве рабочей ширины окна выбирают значение гЧ= 23 В, соответствующее Ъ„= 1 (при () = 70 кВ и

1,0 мм), и приступают к анализу неизвестных проб. Их облучают потоком излучения рентгеновской трубки, измеряют интенсивности характеристического %Lp -излучения и ин1 тенсивности фона на месте пика некогерентно рассеянного PdKg -излуче1,2 ния, а содержание W03 рассчитывают из уравнения

50 W03 I 2 d 1

С Х = 1Х эфф

1176221

? — эффективная интенсивность фона, рассчитываемая по формуле нк 2

=а +а ? +а

, 1 ) где а, а а — постоянные коэффициенты.

Множитель У„! 1 — +e I читывает изменение длины волны эффективно возбуждающего первичного излучения с изменением содержания вольфрама.

Погрешность измерения предлагаемым способом составляет 2,25Х, а способом-прототипом — 7,61 отн.7. Диапа. зон измерений содержания вольфрама

10 также расширяется в несколько раз.

1176221

4 80 J0 4д Я 3 Уф

gus. 1

Составитель M. Викторов

ТекРед М.Кузьма Корректор М, Самборская

Редактор Е. Копча

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5352/43

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4