Н.Ф. Лосев, А.Н. Смагунова - Основы рентеноспектрального флуоресцентного анализа, страница 2

Ф. Лосевым [4, 5] для коротковолновой области спектра, В. П. Афониным н Н, Ф. Лосевым [5, 6] — для длинноволновай области спектра. За рубежом такую же модель годом позже рассмотрели Т. Ширайва и Н. Фужино [7]. Интенсивность линии спектра флуоресцентного излучения зависит не только от концентрации атомов определяемого элемента, но н от хвмиче. ского состава анализируемого материала, а анализу подвергаются самые разнообразные объекты, поэтому возникло значительное число способов н приемов рентгеноспектрального анализа. Методические работы в этом иа. правлении продолжаются до настоящего времени. Развитая в указанных выше работах теория рентгеноспектрального флуоресцентного анализа во многих даже весьма сложных случаях позволяет расчетным путем оценить влия. ние мешающих факторов н выбрать способ анализа без постановки длитель. ных трудоемких экспериментов.

С развитием теории и способов рентгеноспектрального флуоресцентного анализа успешно разрабатывается новая рентгеноспектральная аппаратура. Она обеспечивает измерения с такой точностью, которая часто значительно превосходит точность, обеспечиваемую выбранным способом анализа. Весьма перспективными для рентгеноспектрального анализа являются кристаллдифракционные спектрометры с монохроматнческим возбуждением рентгеновского спектра [8, 9]. Использование острофокусной рентгеновской трубки типа БСВ-6 с медным анодом и двух кристаллов-анализаторов [л1Р с поверхностью отражения (200) — один кристалл установлен для монохроматнзации первичного рентгеновского излучения, второй — для разложения в спектр флуоресценции образца — позволяет повысить контрастность Ка-линии Со примерно на два порядка по сравнению с обычным кристаллдифракцнонным спектрометром.

При этом благодаря выбору оптимальных условий отражения Рентгеновского излучения от кристалла-монохроматора и кристалла-анализатоРа светосила практическо остается такой же, как у спектрометров с одним кристаллом-анализатором. Широкое распространение получил рентгенорадиометрический метод анализа с характерной для пего бескрнстальной аппаратурой и специфическими возможностями [1О, 11]. В настоящее время развитие способов рентгеноспектрального анализа в значительной мере определяется условиями его применения, В научно.исследовательских институтах и аналитических лабораториях крупных пРедпРия.

тий, как правило, анализируют материалы самого разнообразного состава по возможности с наибольшей точностью. Особым разнообразием состава отли. чаются рудные пробы, поставляемые геологической службой. для анализа таких продуктов требуется применение сравнительно сложных способов, свя. ванных с предварительной подготовкой проб и расчетами, выполняемымн иногда с помощью современной вычислительной техники При этом зачастую целесообразно использовать комбинированные методики анализа проб, преду. сматривающие предварительное концентрирование определяемых элементов, упрощение химического состава или устранение влияния крупности частиц. 5 Пп и Ы5д Д Рис.

1. Динамика роста числа публи- каций по РСА (1969 — 1968 г.). 1йр 655 1550 ЖГ М4 1555 1555г. В связи со сложностью комбинированных методик и длительностью анализа применять их рекомендуется лишь в тех случаих, когда более простые н быстрые способы анализа не дают достаточной чувствительности и точности.

С другой стороны, при анализе материалов промышленного производства, состав которых измениетси в сравнительно узких пределах, а экспрессность анализа имеет решающее значение, приходится отказываться от сложных процессов подготорки проб к анализу. В этих случаях применяют простые способы РСФА: прямой способ внешнего стандарта, способы стандарта-фона и калибровки. Последний способ применим при использовании ЭВМ для расчета концентрации, Простота и экспрессиость таких способов позволяет ис. пользовать рентгеновский спектрометр в качестве датчика химического состава прн автоматизации технологического процесса обогатительных фабрик, металлургических, химических н цементных заводов. О темпах развития рентгеноспектральиого анализа в 1969 †19 гг. дает представление анализ роста числа публикаций (рис. !), посвященных этому методу [12].

Как видно на рис. 1, в целом, исключая «всплеск» 1961 г., наблюдается линейный рост числа публикаций; за 1О лет произошло удвоение числа публикаций. «Всплеск» публикаций в 1961 †19 гг. отражает своеобразный «конъюнктурный взрыв», наблюдающийся на той стадии развития прикладных отраслей знания, когда они привлекают внимание как новый метод, новое орудие в руках исследователя. К началу 1960 г для реитгено.

спектрального анализа была создана аппаратурная база, основанная на се. рийном производстве, В результате к РСФА резко повысился интерес иссле. доватезей в равных областях металлургии, геологии, биологии и медицины. Этому способствовало большое число обзорных работ в журналах разного профиля. Для 1961 †!962 гг, характерна публикация однотипных работ с изложением результатов применения метода РСФА для определения состава самых разнообразных объектов. К 1964 г.

практически прекратилось увеличение числа публикаций по РСФА. Наблюдаемый некоторый «всплеск» публикаций, приходящийся на 1964 г., относится к проблемам микроанализа к бескристального метода анализа. Одновременно с сокращением числа публикаций по РСФА к настоящему времени наблюдается сущеотвеиное повышение их хачества, связанное с углубленными методическими исследованиями и расширением областей его применения: разработка теоретических и практических основ определения элементов с малыми атомными номерами, а также сложных объектов с уче- том взаимного влияния элементов; внедрение РСФА в автоматизированные системы управления технологическими процессами; соверщенствованяе тех.

ники получения и регистрации рентгеновских спектров; наконец — создание систем математического обеспечения и на этой основе автоматизация процессов рентгеноспектральных определений злементов с помощью ЭВМ. Сейчас уже можно говорить, что РСФА стал одним из наиболее распространенных и эффективных методов анализа самых разнообразных материалов, находящихся в процессе изучения и в сфере материального производства. К его выполнению привлечено значительное число инженерно-технических работников, подчас не имеющих специального физико-математического образования, и число таких работников постоянно возрастает. Требуются постоянные усилия по подготовке и переподготовке аналитиков-рентгеноспектроскопистов, по обучению их основам метода, приемам анализа и работе на аппаратуре, по расширению объема их знаний о возможностях и ограничениях РСФА, Однако пособия, ориентированные на такое обучение научнотехнических работников, практически отсутствуют.

Монография Н. Ф. Лосева [4], вышедшая в !969 г., давно стала библиографической редкостью н, естественно, не отражает современные достижения РСФА, книга В. П. Афонина и Т. Н. Гуничевой ]13], изданная в 1978 г,, ориентирована в основном на работников исследовательского профиля — научных сотрудников, инженеров, аспирантов и студентов. Все это обусловило желание выпустить книгу, ориентированную на практических работников аналитических лабораторий н служб, в которой приемлемый научный уровень изложения сочетался бы с достаточно полным изложением методических приемов и наиболее распространенных способов РСФА. В предлагаемой книге в сжатой форме изложены физические основы РСФА; показаны основные источники погрешностей и приемы снижения их влияния на результаты анализа; описаны способы анализа и порядок организации разработок частных методик анализа, приведены примеры, позволяющие читателю выбрать оптимальное решение разнообразных аналитических задач.

Даны также илл>острированные примерами методы математической статистики, применяемой при разработке методов РСФА для его использования в аналитической практике. Авторы оперируют в минимальном объеме математическими построениями и формулами, дающими читателю представления о математическом обеспечении РСФА и способствующими пониманию физических принципов работы современных аналитических систем на базе ЭВМ. Детальное описание таких систем не входило в задачу авторов. Если книга будет способствовать повышению квалификации работников аналитических служб в научно-исследовательских учреждениях и на предприятиях, ускорит освоение рентгеноспектральной аппаратуры и внедрение РСФА в анали.

тическую практику, авторы будут считать свою задачу выполненной. В заключение авторы выражают благодарность профессору М. А. Блохину за ценные замечания и участие в написании главы 1, а также сотрудникам редакционно-издательского отдела НПО <Буревестник», оказавшим помощь при подготовке рукописи к изданию, и всем, принявшим участие в обсуждении рукописи, Авторы Глава 1 ОСНОВЫ ФИЗИКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ е Рентгеновское излучение представляет собой один из видов электромагнитного излучения, длины волн которого расположены в области спектра от 0,01 до 100 нм. Для рентгеиоспектрального анализа чаще всего используют длины волн в области от 0,04 до 1,8 нм. Согласно квантовым представлениям рентгеновское излучение — это поток квантов — фотонов, энергии а которых обратно пропорциональны длинам волн рм е 1,24/Х где Х выражена в нм, а з — в кзВ.

Первичное рентгеновское излучение возникает при бомбардировке атомов твердого тела заряженными элементарными частицами. При облучении твердого тела первичным рентгеновским излучением возникает два типа вторичного рентгеновского излучении: рассеянное и флуоресцентное. Наиболее распространенным источником первичного излучения является рентгеновская трубка, в которой накаленная нить катода выделяет электроны, ускоряемые затем в сторону анода электрическим полем, приложенным к трубке. Для целей рентгеновской спектроскопии чаще всего используют напряжения на трубке в пределах от 1О до 70 кВ.