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Che cosa è l'analisi di fluorescenza a raggi X?

XRD (X-ray analisi di fluorescenza) – metodo di analisi fisiche, che determina direttamente praticamente tutti gli elementi chimici in polvere, liquidi e materiali solidi.


metodo di uso

Questo metodo è universale, perché si basa su una preparazione del campione facile e veloce. Ha ottenuto un metodo ampiamente utilizzato nell'industria e nella ricerca. Raggi X metodo di analisi di fluorescenza ha una grandissima opportunità, utile per l'analisi molto complesso di diversi oggetti ambientali, così come durante il controllo di qualità della produzione e nell'analisi dei prodotti finiti e materie prime.

storia

analisi di fluorescenza a raggi X è stato descritto nel 1928 da due scienziati – Glocker e Schreiber. L'apparecchio stesso è impostato solo nel 1948, scienziati Friedman e Burkes. Come rivelatore, hanno un contatore Geiger, che ha mostrato alta sensibilità rispetto al numero atomico del nucleo dell'elemento.

Elio o ambiente sotto vuoto nel metodo di ricerca è stato utilizzato nel 1960. Li abbiamo usati per determinare gli elementi leggeri. Anche iniziato ad utilizzare cristalli di fluoruro di litio. Li abbiamo usati per la diffrazione. Rodio e cromo tubo è stato utilizzato nella banda di frequenza di eccitazione.

Si (Li) – rivelatore a deriva di silicio litio è stato inventato nel 1970. Esso fornisce una elevata sensibilità dei dati e non richiede l'uso di uno stampo. Tuttavia, la risoluzione di energia di questa unità era peggio.

parte analitica automatizzata e il controllo dei processi passati una macchina con l'avvento dei computer. Gestione ha condotto un pannello sul dispositivo o la tastiera del computer. Dispositivi per l'analisi dei acquisito così largamente popolare che hanno incluso nella missione "Apollo 15" e "Apollo 16".

Al momento, stazioni spaziali e navi lanciati nello spazio, muniti di tali dispositivi. In questo modo è possibile rilevare e analizzare la composizione chimica delle rocce degli altri pianeti.

L'essenza del metodo

Sommario analisi XRF è quello di eseguire analisi fisiche. Per analizzare questo modo può essere corpi rigidi (vetro, metallo, ceramica, carbone, roccia, plastica) e liquidi (olio, benzina, soluzioni, vernici, vino e sangue). Il metodo consente di determinare concentrazioni molto basse, a livello di ppm (una parte per milione). Grande, fino al 100% del campione, si prestano anche alla ricerca.

Questa analisi è un veloce, sicuro e non distruttivo per l'ambiente. E 'alta riproducibilità e l'accuratezza dei dati. Il metodo permette semi-quantitativamente, qualitativamente e quantitativamente rilevare tutti gli elementi che sono nel campione.

L'essenza del metodo di analisi di fluorescenza a raggi X è semplice e lineare. Se lasciamo da parte la terminologia e cerchiamo di spiegare il metodo è più facile, si scopre. Tale analisi viene effettuata sulla base di un confronto della radiazione, che viene ottenuto mediante irradiazione dell'atomo.

C'è un insieme di dati standard che sono già noti. Confrontando i risultati con questi dati, i ricercatori hanno concluso che una parte del campione.

La semplicità e l'accessibilità dei dispositivi moderni consentono di applicare loro in termini di esplorazione subacquea, lo spazio, diversi studi nel campo della cultura e delle arti.

principio di funzionamento

Questo metodo si basa sull'analisi dello spettro che si ottiene mediante esposizione ad un materiale in esame, raggi-X.

Durante l'irradiazione atomo diventa uno stato eccitato, che è accompagnato da trasferimento di elettroni ai livelli quantici di ordine superiore. In questo stato, l'atomo è un tempo molto breve, circa un microsecondo prima, e poi ritorna al suo stato fondamentale (posizione tranquilla). A questo punto, gli elettroni sui gusci esterni, riempiti o spazio vacante vacante, e dell'energia prodotta in eccesso sotto forma di fotoni o altri elettroni energia trasmessa, situato sui gusci esterni (chiamati elettroni Auger). In questo momento, ogni atomo rilascia un'energia fotoelettrone che ha un valore rigoroso. Ad esempio, il ferro durante l'irraggiamento da raggi X emette fotoni pari Ka 6,4 keV. Di conseguenza, il numero di quanti di energia e può essere visto sulla struttura della materia.

sorgente di radiazione

Raggi X metodo di analisi di fluorescenza di metallo come fonte per la cura usi come isotopi di elementi diversi, e tubi a raggi X. In ogni paese, i vari requisiti per la rimozione di importazione isotopi che emettono, rispettivamente, nelle industrie tali apparecchiature preferiscono usare tubo a raggi x.

Tali tubi sono entrambi rame e argento, rodio, molibdeno o altro anodo. In alcune situazioni, l'anodo è selezionato a seconda del compito.

Corrente e tensione per vari elementi utilizzati sono diversi. elementi leggeri è sufficiente per indagare 10kV tensione, pesante – 40-50 kW, medio – 20-30 kV.

Durante lo studio di elementi leggeri un enorme impatto sullo spettro ha un atmosfera circostante. Per ridurre questo effetto campione in una camera speciale è posto in uno spazio vuoto o è riempito con elio. gamma eccitato registra un dispositivo speciale – rivelatore. Su come alta risoluzione spettrale del rivelatore dipende dalla precisione di separazione di fotoni di elementi diversi l'uno dall'altro. Chi è la risoluzione più accurate al 123 eV. X-ray strumento di analisi della fluorescenza, questa gamma può contenere fino a 100%.

Una volta trasformato in un impulso di tensione fotoelettroni che viene conteggiato elettronica di conteggio speciale, viene trasmesso al computer. Da picchi nello spettro, che ha dato l'analisi di fluorescenza a raggi X, facile determinare qualitativamente quali elementi mangia LB studiato campione. Al fine di determinare con precisione il contenuto quantitativo, è necessario studiare lo spettro ottenuto nel programma speciale di calibrazione. Il programma è stato creato in anticipo. A questo scopo, i campioni di prova, la cui composizione è noto in anticipo con elevata precisione.

In poche parole, lo spettro risultante della sostanza di prova viene confrontata con l'elementari nota. Così ricevere informazioni sulla composizione della sostanza.

opportunità

X-ray metodo di analisi di fluorescenza permette l'analisi:

  • campioni, la dimensione o massa trascurabile (100-0,5 mg);
  • limiti di riduzione pesante (1-2 ordini di grandezza inferiore RFA);
  • un'analisi che tenga conto delle variazioni dei quanti di energia.

Lo spessore del campione, che viene sottoposto a indagini, non dovrebbe essere superiore a 1 mm.

Nel caso di questo esempio formato può essere soppressa processi secondari in un campione, tra cui:

  • multiplo di scattering Compton, che si estende essenzialmente mastritsah picco luce;
  • bremsstrahlung di fotoelettroni (contribuisce al pianoro di fondo);
  • eccitazione tra gli elementi, e l'assorbimento di fluorescenza, che richiede interelement spettri correzione durante la lavorazione.

gli svantaggi

Uno dei più grandi svantaggi – la complessità, che è accompagnato dalla preparazione dei campioni sottili, nonché i requisiti rigorosi per la struttura del materiale. Per il campione di studio deve essere granulometria molto fine e uniformità.

Un altro inconveniente è che il metodo è fortemente legato agli standard (campioni di riferimento). Questa caratteristica è comune a tutti i metodi non distruttivi.

modalità di applicazione

X-ray analisi di fluorescenza è ampiamente usato in molti campi. E 'utilizzato non solo nel campo della scienza, o sul posto di lavoro, ma anche nel campo della cultura e delle arti.

E 'usato in:

  • Protezione dell'ambiente e dell'ecologia nel suolo per determinare i metalli pesanti, come pure la loro identificazione nella acqua, sedimento, diversi aerosol;
  • Mineralogia e Geologia eseguite analisi quantitativa e qualitativa dei minerali, terreni, rocce;
  • l'industria chimica e metallurgia – controllare la qualità delle materie prime, prodotti finiti e il processo di produzione;
  • Vernice Industria – analisi di vernice al piombo;
  • settore della gioielleria – misurare la concentrazione di metalli preziosi;
  • industria del petrolio – la determinazione del grado di contaminazione di olio e combustibile;
  • industria alimentare – determinato metalli tossici nei prodotti e ingredienti alimentari;
  • agricoltura – analizzare oligoelementi in terreni diversi, nonché di prodotti agricoli;
  • Archeologia – condurre analisi elementare, così come la datazione dei reperti;
  • arte – condotta sculture di studio, dipinti, conducono un esame di oggetti e la loro analisi.

insediamento Gostovskaya

X-ray analisi di fluorescenza di GOST 28033 – 89 controlli dal 1989. Il documento precisato tutte le questioni relative alla procedura. Nonostante che nel corso degli anni ci sono stati molti passi verso il miglioramento del metodo, il documento è ancora rilevante.

Secondo GOST stabilire relazioni materiali di studio di condivisione. I dati visualizzati nella tabella.

Tabella 1. Rapporto tra frazioni di massa

elemento selezionato

frazione di massa,%

zolfo

Da 0,002-0,20

silicio

"0,05" 5.0

molibdeno

"0,05" 10,0

titano

"0,01" 5.0

cobalto

"0,05" 20,0

cromo

"0,05" 35,0

niobio

"0,01" 2.0

manganese

"0,05" 20,0

vanadio

"0,01" 5.0

tungsteno

"0,05" 20,0

fosforo

"0.002" 0.20

Le attrezzature utilizzate

Raggi X analisi di fluorescenza spettrale viene eseguita utilizzando un apparecchio speciale, metodi e mezzi. Tra le tecniche ei materiali utilizzati nella GOST elencati:

  • spettrometri multicanale e scanner;
  • Grezzi-levigatrici (frantumazione e macinazione, 3B634 tipo);
  • RETTIFICA (modello 3E711V);
  • Tornio per viteria (modello 16P16).
  • I dischi di taglio (GOST 21963);
  • elektrokorundovye mole abrasive (50 grana legamento ceramica, durezza ST2, GOST 2424);
  • Smerigliata (carta, di tipo 2, l'SB-140 grade (P6), l'SB-240 (P8), BSH200 (P7), fusa – normale, granuloso 50-12, GOST 6456);
  • Technical alcool etilico (rettificato, GOST 18300);
  • miscela di argon-metano.

I visitatori sono ammessi, possono utilizzare altri materiali e attrezzature in grado di fornire un'analisi accurata.

Preparazione e la selezione di campioni secondo GOST

X-ray analisi di fluorescenza dei metalli prima del test comporta speciale preparazione di campioni per ulteriori indagini.

La formazione viene effettuata in modo appropriato:

  1. Superfici da irradiare, affilare. Se v'è la necessità, poi asciugati con l'alcool.
  2. Il campione è strettamente premuto contro l'apertura ricevente. Se la superficie del campione è insufficiente, si applicano i vincoli speciali.
  3. Lo spettrometro è pronto per il funzionamento in conformità con le istruzioni per l'uso.
  4. spettrometro a raggi X è calibrato utilizzando un campione standard, che corrisponde a GOST 8.315. Anche per la calibrazione può usare un campione omogeneo.
  5. grading primario viene effettuata almeno cinque volte. Quando questo è fatto durante il funzionamento dello spettrometro in giorni diversi.
  6. Nell'effettuare ripetute calibrazioni è possibile utilizzare due insiemi di calibrazione.

Analisi dei risultati e la gestione

XRF Metodo secondo GOST comporta una serie di esecuzione parallela di due misurazioni per ottenere il segnale analitico di ogni elemento sottoposta a controllo.

Ha permesso di usare l'espressione dei risultati analitici e le discrepanze misurazioni parallele. La scala delle unità che esprimono i dati ottenuti utilizzando caratteristiche gradirovochnyh.

Se la differenza supera la misurazione simultanea ammissibile, è necessario ripetere l'analisi.

È anche possibile eseguire la misura. In questo caso, un parallelo due dimensioni relative ad un campione del lotto analizzati.

Il risultato finale è considerata la media aritmetica delle due misure effettuate in seguito parallelo, o una sola misurazione.

La dipendenza dei risultati dalla qualità del campione

Per limitare l'analisi rentgenfluorestsentnogo è solo rispetto ad una sostanza in cui viene rilevata elemento di struttura. Per le sostanze diverse inquadrare determinazione quantitativa di elementi diversi.

Un grande ruolo può giocare il numero atomico, che è l'elemento. Ceteris paribus più difficile determinare gli elementi di luce e pesanti – più facile. Inoltre, lo stesso elemento è più facile da determinare nella matrice luce, piuttosto che grave.

Di conseguenza, il metodo dipende dalla qualità del campione soltanto nella misura in cui l'elemento può contenere nella sua composizione.