В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 2 (1108733), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Они ванты и ()-частицы. Эти излучате анно для бомбардировки пробы и ускаюц~ей под действием радиоакт стический рентгеновский спектр. 6.3.2. Дмслергмрующмй элемент В качестве диспергирующего элем приборах используют главным неся своеобразными дифракционны к р и с т а л л - а н а л и з а тор а м лучей в кристалле происходит в с ьфа — Брэгга: сита в рентгеноспектральобразом кристаллы, являми решетками. Их называи. Лифракция рентгеновоответствин с з а к о н о м пХ = 2с(ыпО 1гз (6.3) — целое число, показывающее порядок спектра (обычно ичиваются рассмотрением спектров первого порядка); с(— айшее расстояние между соседними плоскостями кристал— угол падения параллельного пучка рентгеновского излуна плоскость кристалла (его называют у г л о м скол ьа я).
плоскости кристалла под углом 6 будет отражаться излус длиной волны Х, удовлетворяющей условию Вульфа— а (6,3). Излучение, не удовлетворяющее этому условию, ведется и частично поглощается кристаллом. кям образом, в зависимости от угла сколыкения данный алл будет отражать лучи с разной длиной волны, удовлетэпощей соотношению (6.3). Угол скольжения изменяют пово.алоскости кристалла-анализатора. На этом принципе раз- ряботяны многочисленные схемы диспергиру1ощих устройс.гя, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРЯКТИКЕ. формула (6.3) является основой ре и т ген о ст р у к ту р ного н качестненного ренгеноспектряльного анализа.
Если нзяестня длина Волны падающеГО излучения, то по синусу угла 6 можно найти постоянную решетки я!, по используется В рентгеноструктурном анализе. Если с( известно, то по юп 6 рассчитывают длину Волны Х н прояодят качественный, а затем и количественный рентгеиоспектральный анализ. Быбор кристалла.анализатора определяется сяойстнами предполагаемого объекта исследоаания и целью работы, Для проведения, например, рентгеноспектряльнОГО злементнОГО анализа желательно иметь яркий спектр не обязательно Вьюокого разрешения. Такие спектры полу щются с помощью кристаллоа каменной соли, алюминия н др. Высокой разреша~ощей способностях~ обладают кристаллы из кварца, кальцита, а также слюды, флюорита и некоторых других веществ.
При выборе учитыяается также предполагаемая область длин волн, поскольку в соответствии с уравнением (6.3) при одном и том же угле скольжения 0 ДЛИНВ ВОЛНЫ КОТРЯЖЕННОГО» ИЗЛУЧЕНИЯ ЗВВНСИТ ОТ МЕЖПЛОСКОСТ- ного расстояния в кристалле-анализаторе. Соответствующие характеристики кристаллов хорошо изучены и снедены в специальные таблицы. 14япример, у кальцита а~.„со.,= 0,302945 нм, у флюорита с(, „г,, = — 0,3145 нм, у каменной соли бн.о =- == 0,281400 нм и т. д У кяарца В зависимости от Выбора кристаллических плоскостей азю, принимает значения 0„424602; 3,33626; 0,245144, 0,117762 и 0,101275 нм. Б области длин волн, превышающих 1,5...2,0 нм, применяютсн дифракционные решетки.
Б кячестяе приемннкоя ОентгепОВскОГО излучения моГут быть использованы фотоматериалы н счетчики рентгенояских квантов: нонизационные н сцинтилляционные. Эти же счетчики примепяхп. для регистрации радиоактивного излучения. Б рентгеноспектральном анализе используют специальные Рентгенонские пленки, часто днуслойные. Для повышения чувствительности к рентгеновскому излучению я фотозмульсню рентГенОаскнх пленОк ВВОдят ООВышенное по сраянеиию с Обычнь1мн фотопластинкямп содержание бромнда серебра. йонизацнонные счетчики. Схема нонизацнонного счетчика представлена ня рис.
6.3. Счетчик предстанляет собой устройстяо из дяух злектродон: цилиндрического катода и анода В Виде металлической нити, натянутой Вдоль оси цилиндра. Пространс~~о а трубке между злектродами заполнено газом (например, аргоном) при пониженном давлении. Б заяисимости от режима Рабо. ты зто устройство может быть ноиизациоиной камерой, пропор циональным счетчиком илн счетчиком Гейгера — й4юллеря, счетчика основано на нониза !ри небольшом напряжении .4). Под действием рентгенов пруст енствие ителя. (рис.
6 иа иониз шийся электрон при столкнов атомов аргона. Под действие Аг+ будут двигаться к катоду рн небольшом напряжении с ительная часть ионов успева электродов. Повышение нап приводит к увеличению скор ости рекомбинации. При $'~ н увеличение напряжения уже ка. При этом напряжении все енин вызывает ионизам приложенного напря, а электроны — к анокорость движения невест рекомбинировать до ряжения примерно до ости ионов и уменьшеаступает «насыщением не вызывает увеличеобразовавшиеся ионы ИП Хй! ИЮ >ЯР Л16 ИР У Рис. 6Л. Зависимость им- пульса от аапряжаиия комбинация практически ие происхоииях и' ~ $'~ прибор для измерения о излучения использован быть не моот 1l~ до 1/ь т.
е. в области насыщеиме ионизационной камеры. Ионизаизмерения рентгеновского излучения сивности (вызывающей 10~...10« им- на электродах счетчика приводит к роиов, что вызывает у д а р и у ю т «газовое усиление» и лаисла ионов. Амплитуда импульса условиях меняется пропорционально 10' '.„!О ' В.
Прибор, работающий пропорциональным счетчиком. ОбР, называют областью о г р а и ив л ь н о с т и. В этом интервале используются. разовав других я ионы Однако и и знач нжения рис. 6.4) вероятн ней шее силы то Аг + Ам = Агч + е ции газообразного ниток через счетчик не ского излучения атом В области от г2 до 'гз попадание в счетчик <ротона вызывает лавинообразную ионизацию, не зависящую от энергии фотона. Зто гей г еров ск а я обл а с т ь. 11рнбор, работакцций в этОмрежиме, называют счетчнком Гейгера Яюл.
л е р а. Злектроны в счетчике движутся к нити, а полОжительнО заряженные ионы.-. к цилиндру. Вблизи гати напряженность элок трнческого поля возрастает до таких значений, при которых происходит ударная ионизация и образуется довольно большое число электронов и положительных ионов. Злектроны в течение очень короткого промежутка времени, порядка 10"' с, собираются на нить счетчика. За столь короткое время положительныс ионы не могут сколько-нибудь заметным образом сдвинуться с места.
Их поле экранирует поле нити, благодаря чему теряется возможность ударной ноннзацин. По мере удаления слоя положительных ионов от нити их экранирующее действие будет ослабевать и способность счетчика фиксировать появление ионов будет восстанавливаться. Промежуток времеви, в течение которого импульс не может быть зарегистрирован, называют км е р та ы мь в р е м е н е и счет пика. Он имеет длительность примерно 10'" с. Через 10 с положительные ионы доходят до катода и разряжаются. разряд этих ионов может сопровождаться ультрафиолетовым излучением и образованием электронов, которые, в свою очередь, генерируют в электрическом поле новые электроны.
Таким образом, в счетчике возникает лавинный разряд. Попадание извне новых рентгеновских квантов в такой «горящий» счет чик ие может заметно изменить силу тока и, следовательно, не будет зарегистрировано. В самогасящихся счетчиках косновномунапол. нителю аргону добавляют некоторое количество (до 10 Я) паров многоатомиых соединений, таких, как этиловый спирт, ксилол и др.
Многоатомные молекулы поглощают фотоны и разрушак~тся без высвечивания, гго практическк сводят к нул2О фотоэффект на катоде. Кроме того, многоатомные молекулы легко отдаю свои электроны положительным иокам аргона при столкковекиях, так как потенциал ионизации аргона значительно вьнце: С2ньо11 + Аг = С2ИВО(1 + Лг Кинетическая энергия кру2шых многоатомных ионов Невелика, поэтому выбивания электронов на катоде они не вызывают Оамогашение счетчика достигается, как видно, за счет разРуц!е ния и диссоциацин многоатомного соединения.
Зто, естественно, ограничивает срок службы самогасящихся счетчиков. В последнее время в качестве добавки, вызывающей эффект самогашения в счетчиках, используют хлор н бром. Очетчнкн с галогенным наполнением работают прн низком капряжении (до 400 В) н имеют практически пеогракнченный срок службы, так как процесс диссоцнации молекулы галогена на атомы обратим. 126 Сцинтиллнционный счетчик. Действие сцинтилляцнонных счетчиков оснонано на измерении сцинтилляций -- световых вспышек. Появляющихся в сцинтилляторе под действием рент геновского излучения (рис.
6.5) . В качестве сцинтилляторов используют вещества, молекулы которых под действием рентген '"-, новского излучения возбуждаются и, переходя в нормальное сос тоянне, дают вспышку света, которая фиксируется фотоэлектрон иым умножнтелем (ФЭУ). Сцнитплляторамн могут быть, напри".-"--,,',:;::.;"-'-,:мер, (т(а1, ХПБ, антрацен и многие другие вещества Большой интерес к сцинтнлляционным счетчикам вызван их , ','.;:,";~'.-, .более высокой чувствительностью ко всем видам излучений по ;.;;',"...
сравнению с ионнзационными, их большой разрешающей способ;;;.',' постыл (до 10 с), так как у них нет «мертвого» времени ;:!!'; - ' Кроме того, сцинтилляционные счетчики позволяют измерять энергию излучения г з б 10 9 8 7 Ряс б б. Сдинтилляиионныа счетчик: ! - снннтиллятор, 2 фотонатод. 3 - фотоэлектронный унноьаитель, 4, Б, 6, 8, 9, /Π— эннттеры, 7 — анод т,:",>~~~:-'-,:: Другие приемники рентгеновского излучения.
Рентгеновское '-„':,!'!~+'~~~~е~влучение можно регистрировать также непосредственно фото"' ' (~~туМктронными умножителямн (ФЭУ) и фотоэлементами, с почммиью, кристаллического счетчика и калориметрнческим мето, Некоторые металлы и сплавы (например, тантал, сплав ме- бериллием и др.) после специального поверхностного актиования могут быть использованы в качестве катодов ФЭУ прямого измерения интенсивности рентгеновского излучения, ЭУ такого типа окошко открыто, что имеет особую ценность 4 аботе в области мягкого рентгеновского излучения. вствительность обычных фотоэлементов (например, селено) к рентгеновскому излучению примерно в 1000 раз меньше, к излучению в нидимом участке спектра. Для повышения Фиительности поверхность фотоэлемента покрывают соста- .способным люминесцировать под действием рентгеновского уу(ения.
Устройства такого типа с успехом применяют в аналиМэ(аской1 практике. Кристаллическим счетчиком называют полупроводниковый ууей(кристалл типа, например, Сс($, который при освещении Рентвскнм излучением обнаруживает значительное уменьшение 127 сопротивления. Эти счетчики весьма перспективны, так как обла- дают чувствительностью ионизационных. но не требуют для пита- ния стабилизированного высоко~о напряжения. Конструкции приборов, применяемых в рентгеновском спек тральном анализе, различают по типу исто шиков возбуждения, характеристикам диспергируюцГего элемента и свойствам приемника излучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
