Способ рентгенорадиометрического определения концентрации элемента в веществе Советский патент 1988 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к физическим методам анализа состава вещества в частности к рентгенофлуоресцентно- му методу5 и может быть использовано при определении концентрации элементов в жидких, порошковых и твердых пробах.

Целью изобретения является повышение точности определения за счет более полной компенсации влияния изменений состава наполнителя, особенно при больших концентрациях определяемого элемента в анализируемом веществе

На фиг. t приведен спектр вторич- него излучения источника селен-75 от отражателя5 содержащего вольфрам (I - скорость счета импульсов, обусловленных излучением с энергией Е); на фиг 2 - зависимость аналитического параг метра Ч от концентрации трехокиси - вольфрама в анализируемом веществеi на фиг, 3 - зависимости аналитических параметров в способе-прототипе и в предложенном способе от концентрации вольфрама в анализируемом веществе.

Повышение точности в предложенном способе достигается за счет использования излучения мищени, вьтолненной из материала с атомным номером, много меньшим атомного номера определяемо- го элемента, в который добавлен определяемый элемент в количестве, обеспечивающем равенство скоростей счета его характеристического излучения и рассеянного излучения. Просвечивание этим излучением поглотителя из анализируемого вещества заданной, поверхностной плотности позволяет более полно учесть влияние матричного эффекта на результаты анализа.

Спектр излучения мишени содержит л инии определяемого элемента и рассеянного излученияJ характеризующиеся примерно одинаковыми скоростями счета, и поэтому можно изменением уровней дискриминации и щирины окна спектрометра выбрать спектральную область .регистрации сзтмарного потока, в которой обеспечивается оптимальное соотношение между полями характеристического излучения определяемого элемента и рассеянного мишенью первичного излучения источника. Такой выбор является необходимым и достаточным условием для более полного учета матричного эффекта.

Толщину пробы анализируемого вещества и мишени берут, превышающими

o

j0 5

о

5

0

слой насыщения для рассеянного излучения, а поверхностную плотность поглотителя - соответствующей шести- восьмикратному ослаблению суммарного потока.

Спектральную область, на которую настраивают спектрометр при регистрации скорости счета излучения мищени, выбирают экспериментально при разработке конкретных методик анализа. Например, изменением положения и ширины спектральной области при регистрации излучения, прошедшего через поглотитель, находят такие условия, при которых соблюдается равенство аналитических параметров от проб с одинаковым содержанием определяемого элемента, но различным вещественным составом наполнителя и т.д.

Способ осуществляют следующим образом.

1.Пробу анализируемого вещества

в количестве, достаточном для обеспечения насьщ5енного слоя для рассеянного первичного излучения, а следовательно, и для характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, запрессовывают в измерительную обойму.

Поглотитель изготавливают аналогичным образом, но в отличие от пробы берут определенную навеску анализируемого вещества в зависимости от его поверхностной плотности.

2.Пробу устанавливают на пути первичного излучения источника излучения и регистрируют интенсивность

,„„ характеристического излучения

«Р

определяемого элемента в канале ана

литической линии спектрометра в виде импульсов, набираемых за время экспозиции.

3. Вместо пробы устанавливают мищень толщины, нacьщ eннoй для рассеянного первичного излучения, а между ней и детектором излучения располагают поглотитель из анализируемого вещества заданной поверхностной плотности так, чтобы детектор регистрировал излучение мишени, прошедшее через этот поглотитель ( ).

Спектральную область, в которой регистрируют излучение мишени, выбирают экспериментально, измеряя спектры излучения мишени, прошедшего через эталонные поглотители с одинаковой концентрацией.определяемого элемента и различными концентрациями

мешающего элемента, эт

погрешность определения в диапазоне 8-25% составляет 2,5-2 отн.%, в то время как при анализе тех же проб способом-прототипом общая максимальная погрешность составляла 5 отн.%. Выбор положения и ширины спектральной области, в которой регистрируется излучение мишени, определяет

31441282

а также интенсивность характеристического излучения определяемого элемента от таких же эталонных проб. Располагают спектральную область регистрации излучения отражателя так, чтобы она частично захватывала фотопик характеристического излучения определяемого элемента и частично рассеянного излу- ю какую допю q в суммарном регистрируемом излучении составляет характеристическое излучение определяемого элемента и какую долю q. рассеянное. Существенность выбора спектраль- 15 ной области видна из сопоставления результатов, приведенных в таблице, для неоптимальных (с точки зрения компенсации влияния концентрации молибдена) областей 54-94 кэВ и 78- 20 118 кэВ и оптимальной - 66-106 кэВ. При выборе спектральной области 54-94 кэВ пробы содержащие молибден, дают заниженные значения концентрации определяемого элемента, по сравнению

™ ..7 с пробами, не содержащими молибден.

в то время как при спектральной области 78-118 кэВ эти же пробы дают завышенное значение концентрации определяемого элемента.

Ю Измерения проб с концентрациями вольфрама 25-40 мас.% осуществляют при времени экспозиции 60 с; мишень содержит 8 мас.% вольфрама. Оптимальная спектральная область 60-95 кэВ,

35 Результаты измерения представлены в табл. 2 и на фиг. 3, где заштрихованная область демонстрирует погрешность измерения, вызванную наличием в пробе 4 мас.% молибдена ( О - пробы, в

40 которых молибден отсутствует, - пробы с концентрацией 4% молибдена). Таким образом, использование для просвечивания поглотителя из анализируемого вещества изл чения от стачения, подсчитывают скорости счета

. (или числа импульсов) в этой

ласти и берут отношение У (аналитический параметр) для каждого

эталона и сравнивают результаты.

Изменяя положение и ширину энергетического интервала, находят такое его положение и пшрину, при которой значения равны для всех эталонов.

4. Вычисляют величину отношения кар - -г измеренных чисел импульсов и по градуировочной зависимосго элемента в анализируемом веществе. Пример. Предложенным способом и способом-прототипом анализировались пробы смеси вольфрама и молибдена приготовленные на основе цемента, причем определяемым элементом является вольфрам, мешающим - молибден.

Измерения проводили с помощью спектрометра РПС4-01 со сцинтилляци- онным детектором излучения. Использованы радиоизотоп селен-75, а в качестве мишени - искусственная смесь на основе цемента с концентрацией WO,, равной 6 мас.%. Поверхностная плотность поглотителя составляла 1,2 г/см, время экспозиции 20 с.

Результаты измерений проб с содержанием трехокиси вольфрама до 25% приведены в табл. 1.

На фиг. 1 показаны энергетический бильной по составу мишени, состоящей

спектр излучения, идущего от мишени где I - скорость счета, и оптимальная спектральная область,, при которой происходит наиболее полньй учет матричного эффекта, а на фиг. 2 - зависимость аналитического параметра 1 - I ар ° концентрации определяемого элемента в пробе, где о - пробы, в которых молибден отсутству- ёт, и( О - пробы, содержаш;ие в своем составе соответственно 7,5 и 15 мас.% молибдена.

Из полученных экспериментальных данных видно, что общая максимальная

:из легкого материала и определяемого элемента в количестве, обеспечивающем равенство скоростей счета его характеристического излучения и рас50 сеянного излучения, дает возможность в несколько раз снизить погрешность измерения концентрации определяемого элемента, обусловленную неконтролируемым изменением концентрации мешаю55 щего элемента.

Формула изобретения

Способ рентгенорадиометрического определения концентрации элемента в

погрешность определения в диапазоне 8-25% составляет 2,5-2 отн.%, в то время как при анализе тех же проб способом-прототипом общая максимальная погрешность составляла 5 отн.%. Выбор положения и ширины спектральной области, в которой регистрируется излучение мишени, определяет

какую допю q в суммарном регистрируемом излучении составляет характеристическое излучение определяемого элемента и какую долю q. рассеянное. Существенность выбора спектраль ной области видна из сопоставления результатов, приведенных в таблице, для неоптимальных (с точки зрения компенсации влияния концентрации молибдена) областей 54-94 кэВ и 78- 118 кэВ и оптимальной - 66-106 кэВ. При выборе спектральной области 54-94 кэВ пробы содержащие молибден дают заниженные значения концентраци определяемого элемента, по сравнению

:из легкого материала и определяемого элемента в количестве, обеспечивающем равенство скоростей счета его характеристического излучения и рас50 сеянного излучения, дает возможность в несколько раз снизить погрешность измерения концентрации определяемого элемента, обусловленную неконтролируемым изменением концентрации мешаю55 щего элемента.

Формула изобретения

Способ рентгенорадиометрического определения концентрации элемента в

q и q определяют на основании результатов измерений эталонных проб с одинаковой концентрацией определяемо- го элемента и различными концентрациями мешающих элементов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения, используют мишень из материала с эфвеществе, содержащем мешающие эле- менты, фотопики характеристического рентгеновского излучения которых энергетически разрешены с фотопиком аналитической линии характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и пиком рассеянного излучения, заключающийся в облучении насыщенной пробы анализируемого д Фективным атомным номером, много вещества гамма- или рентгеновским из- меньпшм атомного номера определяемо- лучением источника, регистрации ха-го элемента, в который добавляют опрактеристического рентгеновского из-ределяемый элемент в количестве,

лучения определяемого элемента, облу- обеспечивающем равенство скоростей чении мишени, содержащей определяе 45 счета характеристического рентгенов- мый элемент, просвечивании вторичнымского излучения определяемого элеизлучением мишени поглотителя из ана- мента и рассеянного излучения, и о лизируемого вещества заданной поверх- концентрации определяемого элемента ностной плотности и регистрации сум-судят по значению отношения скорости

мы частей q, и q интенсивностей20 счета характеристического излучения

определяемого элемента от анализируемой пробы к суммарной скорости счета излучения мишени, прошедшего через поглотитель.

Таблица 1

характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и рассеянного излучения после прохождения ими поглотителяJ причем части

q и q определяют на основании результатов измерений эталонных проб с одинаковой концентрацией определяемо- го элемента и различными концентрациями мешающих элементов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения, используют мишень из материала с эфФективным атомным номером, много меньпшм атомного номера определяемо- го элемента, в который добавляют опJ lO UMn.

Изобретение относится к физическим методам анализа состава вещества, в частности к рентгенофлуоресцентному и может быть использовано при опреде- лении концентрации элементов в жидких, порошковых и твердьгх пробах. Целью изобретения является повьш1ение точности определения. Способ рентгено- радиометрического определения концентрации элемента в веществе, содержащем только мешаюш 1е элементы, фотопик характеристического рентгеновского излучения которых энергетически разрешен с фотопиком аналитической линии характеристического.излучения определяемого элемента и пиком рассеянного излучения, заключается в облучении насьш;енной пробы анализируемого вещества гамма- или рентгеновским излучением источника, регистрации характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, облучении мишени из материала, атомный номер которого много меньше атомного номера определяемого элемента, и определяемого элемента, добавленного в количестве, обеспечивающем равенство скоростей счета характеристического излучения определяемого элемента и рассеянного излучения, просвечивании вторичным излучением от мишени поглотителя из анализируемого вещества заданной поверхностной плотности и регистрации суммы частей q и q интен- сивностей характеристического и рассеянного излучений соответственно после прохождения этими излучениями по- глотителя, причем части q, и q определяют на основании результатов измерений эталонных проб, с одинаковой концентрацией определяемого элемента .и различными-мешающего, и вычислении концентрации определяемого элемента по значению отношения зарегистрированных скоростей счета от пробы и от мишени после прохождения поглотителя., 3 ил., 2 табл. (Л to 00 1C

20 60 too 180 Риг.1

q, отн. вд.

Ю 10 15 20 25 30 9 иг. 2

C/KfCOff-/3jO

momi/n

1 I i

/7редложе/ б/0 c/rocoS

г53260C,/o

Фиг.з

C/KfCOff-/3jOO momi/n

1 I i

/7редложе/ б/0 c/rocoS