Держатель образца для проведения рентгенофлуоресцентного анализа жидких проб Советский патент 1992 года по МПК G01N23/223 G01N1/28 

Изобретение относится к рентгенофлю- оресцентному анализу и может быть использовано при проведении анализа жидких проб: растворов солей, медикобиологиче- ских препаратов, промышленных и сточных вод и др.

Известен держатель образца, представляющий собой диск из фильтровальной бумаги. Исследуемую пробу помещают в центр этого диска, после впитывания раствора и высушивания диска его подвергают анализу. Недостаток этого держателя в том, что при проведении РФА наряду с возбуждением атомов пробы происходит возбуждение атомов подложки, а также имеет место сильное рассеяние первичного рентгеновского излучения на материале подложки,

Наиболее близким к изобретению является держатель образца, представляющий собой диск из полимерной пленки. Исследуемую пробу наносят в центр диска. После ее высушивания держатель пробы подвергается анализу. Недостатки этого держателя, принятого нами в качестве прототипа, те же, что и у аналога. Эти недостатки скажутся особо заметно в случае наличия лишь незначительного количества исследуемой пробы. Например, пробы медицинского происхождения - кровь, сыворотка крови или иные отдельные фракции крови и др., часто поступают на анализ лищь в незначительных количествах. В этом случае в спектре излучения держателя с пробой под линиями фотопиков определяемых элементов наблюдается очень значительный по сравнению с фотопиком фон, который ухудшает порог обнаружения элементов и точность анализа.

Цель изобретения - снижение порога обнаружения элементов за счет снижения фона от держателя образца и обеспечение анализа микроколичеств жидких проб.

сл

с

VI о со о ел

00

Поставленная цель достигается тем, что в прободержателе, выполненном в виде диска из слабопоглощающего рентгеновское излучение и не впитывающего влагу материала, выполнены вырезы таким образом, что оставшаяся часть диска представляет собой два плоских кольца разного диаметра, расположенных концентрически в одной плоскости, не соприкасающихся друг с другом и соединенных между собой перемычками, расположенными симметрично относительно центра диска, причем внутренний диаметр внутреннего кольца выбран максимально возможным, но таким, чтобы раствор, нанесенный на поверхность, огра- ниченную этим кольцом, еще удерживался на кромках, этого кольца силами поверхностного натяжения, а ширина внутреннего кольца, количество и ширина перемычек выбраны наименьшими из возможных значе- ний, обеспечивающих жесткость конструкции при удержании капли раствора на поверхности, ограниченной поверхностью внутреннего кольца.

На чертеже показан предлагаемый де- ржатель.

Держатель выполнен в виде двух расположенных концентрически в одной плоскости плоских колец 1 и 2. Диаметры колец различны, а кольца не касаются друг друга. Оба кольца соединены с помощью перемычек 3. Пробу жидкости наносят на поверхность кольца 2. При этом она не просачивается в отверстие в этом кольце, а растягивается и удерживается на поверхно- сти, ограниченной этим кольцом, силами по- верхностного натяжения. Наличие промежутка между кольцами 1 и 2 не позволяет жидкости растекаться за пределы, ограниченные кольцом. Внутренний диаметр внутреннего кольца 2 выбирают максимально возможным для достижения лучшей чувствительности анализа. Однако на самом деле максимальное значение этого диаметра ограничено значением, при котором жид- кость, нанесенная на поверхность, ограниченную поверхностью кольца 2, еще удерживается на его кромках силами поверхностного натяжения. Ширина перемычек должна быть как можно меньшей, чтобы по ним не происходило растекание жидкости и чтобы не создавать значительного рассеяния излучения. Этому растеканию препятствуют те же силы поверхностного натяжения. Число перемычек и их ширина в принципе могут быть разными, но такими, чтобы, во- первых, была обеспечена жесткость конструкции, а во-вторых, не происходило растекание жидкости по перемычкам. Все указанные размеры можно определить либо

экспериментально путем нанесения жидкости той же вязкости и удельного веса, что и анализируемая, на поверхность кольца 2. Кроме этого, эти размеры можно рассчитать используя общеизвестные соотношения, для сил поверхностного натяжения, В процессе анализа пучок первичного излучения направляют на площадь, ограниченную внешним диаметром кольца 2. Ширина пространства между кольцами принципиального значения не имеет. Важно, чтобы этот промежуток был. Целесообразнее всего границу облучаемой площади держателя выбрать проходящей именно по этим промежуткам. Ширина наружного кольца 1 также не имеет принципиального значения. Однако ее удобно выбрать достаточной для того, чтобы можно было зажать держатель по кольцу 1 между двух металлических или пластиковых колец, как в пяльцах. Эту операцию удобно провести перед нанесением пробы жидкости на держатель.

Снижение порога обнаружения достигается за счет исключения части пленки из области, подверженной облучению. Уменьшается рассеяние первичного излучения от держателя. Кроме этого, в любом материале присутствуют примеси, в том числе и в любом материале любого держателя. Поэтому исключение части держателя пробы из зоны облучения ведет к исключению возможных примесей. А это в свою очередь понижает порог обнаружения и повышает точность анализа. Разумеется, это имеет существенное значение при анализе ограниченного количества материала и при очень низких концентрациях определяемых элементов. Пробу анализируемой жидкости наносят с помощью микропипетки, что обеспечивает нанесение заданного количества материала на держатель.

Конструкция держателя позволяет проводить исследования даже в том случае, если в распоряжении исследователя имеется лишь незначительное количество анализируемого материала (например, одна капля крови, плазмы крови или других биологических жидких проб). В этих случаях снижение порога обнаружения является весьма важным обстоятельством, так как мало само количество анализируемого вещества, а следовательно, и определяемых элементов.

Использование держателя позволяет также повысить точность анализа, так как местоположение анализируемой пробы в отличие от прототипа четко зафиксировано размерами внутреннего кольца. Это существенно в том случае, если пучок первичного возбуждающего излучения имеет неравномерное распределение плотности потока по

сечению (на практике это имеет место в большинстве приборов для РФА).

Держатель может быть использован не только в РФА, но в других спектральных методах анализа, связанных с измерением вторичного излучения анализируемого материала.

Для изготовления держателя используют майларовую пленку толщиной 10 мкм. Внутренний диаметр внутреннего кольца равен 3 мм, ширина внутреннего кольца 1 мм, ширина промежутка 1 мм, ширина перемычки 1 мм. Число перемычек 3. При проведении анализа пробы крови на бром получают улучшение порога обнаружения брома по сравнению с прототипом примерно в два раза.

Изготовить держатель можно с помощью металлических пробойников типа Пуансон. При решении практических задач конкретные размеры держателя выбирают в соответствии с типом анализируемой жидкости с учетом общеизвестных законов для сил поверхностного натяжения. С помощью держателя возможна реализация двух вариантов анализа: непосредственно капли раствора, а также пленки, которая образуется после высыхания капли. Высыхание капли приводит к улучшению соотношения сигнал/фон за счет устранения рассеяния первичного возбуждающего излучения на матрице (НаО) анализируемой жидкости. Следует также отметить, что капля, даже такой жидкости с малым коэффициентом вязкости, как водопроводная вода, после высыхания образует пленку, которая затягивает отверстие внутреннего кольца 2. При этом, выбирая диаметр коллиматора между образцом и детектором меньше внутреннего диаметра внутреннего кольца, можно полностью исключить попадание в детектор квантов первичного возбуждающего излучения, рассеянных кольцом 2, и квантов ХРИ элементов примесей, содержащихся в держателе.

По второму варианту, предусматривающему полное высыхание пробы жидкости, необходимо выполнить следующие операции. С помощью пипеточного дозатора каплю исследуемого раствора сажают на внутреннюю кромку внутреннего кольца 2, при этом капля удерживается за счет сил поверхностного натяжения. Затем каплю высушивают, например, под настольной лампой с последующим образованием осадка в виде пленки, которая затягивает отверстие внутреннего кольца 2.

Второй вариант имеет ограничения в том случае, когда не хватает вещества матрицы осадка для образования пленки. Для таких растворов, как дистиллированная вода, вариант не пригоден, и анализ проводится по первому варианту. Однако, как показали эксперименты, даже для таких довольно чистых растворов, как питьевая водопроводная вода, второй вариант работает. Кроме того, в случае предполагаемой нехватки вещества матрицы осадка для затягивания отверстия следует увеличить дозу раствора.

П р и м е р. С помощью дозатора капля (20 микролитров) водопроводной воды сажается на кромку отверстия (диаметр 2,5 мм) внутреннего кольца 2. После капля высушивается в течение приблизительно 30 мин под настольной лампой (100 Вт). В результате образуется пленка, которая затягивает отверстие. По оценкам толщина пленки осадка 2-3 мкм. Исследовавшиеся такие

растворы, как сточные воды, моча, кровь и т.п., тем более образуют пленку осадка. Формула изобретения Держатель образца для проведения рентгенофлуоресцентного анализа жидких

проб, выполненный в виде диска из слабопоглощающего рентгеновское излучение и не впитывающего влагу материала, отличающийся тем, что, с целью снижения порога обнаружения элементов за счет снижения фона от держателя образца и обеспечения анализа микроколичеств жидких проб, в диске выполнены вырезы таким образом, что оставшаяся часть диска представляет собой два плоских кольца,

расположенных концентрически в одной плоскости, не соприкасающихся друг с другом и соединенных между собой перемычка- ми, расположенными симметрично относительно центра диска, причем внутренний диаметр внутреннего кольца выбран максимальным из возможных, выбранных из условия, что раствор, нанесенный на поверхность этого кольца, еще удерживается на его кромках силами поверхностного натяжения, а ширина внутреннего кольца и количество и ширина перемычек выбраны наименьшими из возможных значений, обеспечивающих жесткость конструкции при удержании капли раствора на

поверхности внутреннего кольца.

2

Сущность изобретения: держатель выполнен в виде диска из слабопоглощающего рентгеновского излучения и не впитывающего влагу материала. В диске выполнены вырезы так, что оставшаяся часть диска представляет собой два плоских кольца, расположенных концентрически в одной плоскости, не соприкасающихся друг с другом и соединенных между собой перемычками. 1 ил,