Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа Советский патент 1981 года по МПК G01N23/223 

(54) СПОСОБ МНОГОЭЛЕНЕНТНОГО РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

1

Изобретение относится к рентгенофлуоресцентным методам анализа и может быть использовано при анализе вещества в геологии, металлургии, медицине, в исследованиях, связанных с охраной окружающей среды, и других областях народного хозяйства.

Известны различные способы рентгенофлуоресцентного ангигиза, заключающиеся в том, что исследуемую пробу помещают в зоне облучения потоком

-квантов, регистрируют спектр вторичного излучения зтой пробы выделяют в нем участки, соответствующие аналитическим линиям,определяемых элементов, и по измеренным в зтих участках потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации этих элементов 1.

Однако на результаты анализа при этом оказывают влияние абсорбционные свойства пробы и эффект избирательного возбуждения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающийся в том, что регистрируют спектр характеристического излучения исследуемой пробы, выделяют в нем участки.

соответствующие аналитическим линиям определяемых элементов, и по измеренным в них потокам квантов характеристического излучения определяют .концентрации зтих элементов в исследуемой пробе с учетом массовых коэффициентов поглощения излучения {2) ,

Недостатком данного способа является сложный характер зависимое ти величины поправки, связанной с эффектом избирательного возбуждения, от изменения состава исследуемой пробы. того, неточность в определении некоторых констант для

15 тех или иных элементов (выход флуоресценции, массовые коэффициенты фотоэлектрического и полного ослабления излучения и др.) может вносить определенные погрешности в результаты анализа.

Следует также отметить, что применение данного способа при проведении анализа в промежуточных слоях проб встречает еще большие трудности вследствие значительного усложнения зависикюсти поправки, обусловленной, эффектом избирательного возбуждения.

Цель изобретения - повыаение точности и экспрессностн анализа. .

Поставленная цель достигается тем, что в способе многоэлементного ; рентгенофлуоресцентного анализа, заключающемся в том, что регистрируют спектр характеристического излучения исследуемой пробы, вьвделяют в нем участки, соответствующие аналитичесКИМ линиям определяемых элементов, и по измеренным в них потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации этих элементов с учетом массовых коэффициентов поглощения излучения, предварительно приготавливают искусственные смеси, содержащие анализируемые элементы И элементы с энергией фотонов характеристического излучения, расположенными в интервале энергий возбуждающего излучения и краев поглощения анализируемых элементов, причем концентрации анализируемых элементов соответствуют среднему содержанию этих элементов в исследуемых пробах, а концентрация элементов, вызывающих избирательное возбуждение, соответствуют их минимальному и максимальному содержанию в исследуемых пробах, регистрируют спектры характеристического излучения этих смесей, по которым определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения, с учетом которых определяют концентрации анализируемых элементов.

Предлагаемый способ заключается в том, что предварительно приготавливают две группы смесей , одна из которых содержит определяемый элемент с концентрацией, соответствующей его среднему содержанию в исследуемых пробах, и элемент, вызывающи ; избирательное возбуждение, с концентрацией, соответствующей минимальному значению содержания этого элемента в исследуемых пробах, а другая определяемый элемент с концентрацией, соответствующей его среднему значению в исследуемых пробах, и элемент, вызывающий избирательное возбуждение, с концентрацией, соответствующей максимальному значению содержания этого элемента в исследуемых пробах.

Проведя измерения спектров характеристического излучения смесей группы 1 и 2, выделяют в них участки аналитических линий.

По найденным в этих участках потокам квантов характеристического излучения и с учетом выбранных концентраций элементов в этих смесях определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения, обусловленные эффектом избирательного возбуждения. Затем, проводят анализ исследуемых проб определяют потоки квантов характеристического излучения присутствующих в пробах элементов и определяют концентрации этих элементов с учетрм скорректированных значений приведенных массовых коэффициентов поглощения.

Таким образом, эффект избирательного возбуждения учитывают, как явление противоположное по характеру - воздействия на аналитическую линию явлению абсорбции.

Пример. Предлагаемый способ рентгенофлуоресцентного анализа рассмотрим на примере определения иттрия - в присутствии молибдена, вызывающе го избирательное возбуждение иттрия. Анализ проводится по методике измерений в насыщенных слоях. Основная расчетная формула в этом случае имеет вид

.)

где С - концентрация определяемого

элемента;

0 - интенсивность аналитической линии определения элемента; C.J концентрация элемента, вызывающего Избирательное возбуждение и изменяющего абсорбционные свойства про5 бы;

4--, приведенные массовые коэф фидиенты поглощения характеристического излучения элемента i в элементе j

0 ив наполнителе пробы, соответственно:

К - коэффициент пропорциональности.

35

u-.i «i Sin

ыпч

ju. .bi- j:iiH

40

ainvp sin 4)

4 Fii P H Ku массовые коэффициенты поглощения излучения источника возбуждения и

элемента в элементе 3

и наполнителе пробы соответственно;

Р и Ч - углы скольжения к пробе первичного и вторичного излучения соответственно;

Ь - поправка к приведенному массовому коэффициенту поглощения характеристического излучения

элемента 4 в элементе Предварительно готовят смеси 1 и 2, соответственно, из группы 1 и 2, содержащие иттрий (в качестве определяемого элемента), цирконий (в качестве элемента, влияющего на абсорбционные свойства пробы) и молибден (в качестве элемента, вызывающего избирательное возбуждение иттрия). Составы исследуемой пробы 3 и смесей 1 и 2 приведены в табл.1.

Кроме перечисленных элементов в состав всех проб входит кварцевый песок в качестве наполнителя.

Концентрация окиси молибдена в специально приготовленных смесях 1

Специально приготовленныеПробы предварительно истирают до -200 меш, прессуют в таблетки диаметром 34 мм и весом Зги помещают поочередно в зону облучения потоком -квантов, В блоке возбуждения и детектирования используют радиоизото ный источник активностью 10 мКюри и S (U) - детектор с энергетическим разрешением 300 Эв на энергии 5,9 кЭв. Измерения проводят на 1024-канальном анализаторе при времени анализа 3 мин. По результатам анализа специально приготовленной смеси 1 определяют коэффициенты пропорциональности Куо л S 0,0254 KY,O .95, +19,04) 0,5 0,0254 +( + 19,37).О,027 + ,32 + (1-0,0254-0,027) , отсюда 2,05-10 ( тыс.имп

0,027 KirOi106,86( + 16,5. .О ,0254 + Il + 16,8). 6,027 + + ( + 5,45) 1-0,0254-0,027) , отсюда 2,116.10-(, )

и 2 берется равными граничньм эначениям интервала концентраций, в пределах которого изменяется содержание окиси молибдена в иccлeдye ыx пробах, т.е. в рассматриваемом случае 0% и 15%.

Таблица 1

32,32 19,37 16,8 -12,7

32,85

20,21 17,5 13,2

.)

2,27 104

отсюда Kk

МоО ---- cMf тыс.имп 2,05lov74,57. 0,0254

+ 19,04) 0,0254-+ (1(1 19,37). в используемой геометрии измерений углы скольжения к плоскости пробы первичного и вторичного излучения составляют ф 30°и Ф ЭО соответственно. При анализе проб были измерены потоки квантов характеристического излучения иттрия,приведенные в табл.1 Значения массовых коэффициентов поглощения, которые использованы при определении концентрации иттрия в пробах, приведены в табл. 2. Таблица 2 По результатам анализа смеси 2 определяют коэффициент пропорциональности и поправку к массов.ому коэффициенту поглощения |4, «« 0,15 « К 0,0254 + ii 12,7) , 0,027 + . 1 11 Н.|5,„;Я,0,15.(А + 4,11) . (1-0,0254-0,027-0,15),

0,027 f (§ -ь 20,21 - г МуМоО, 0,15 +(i + 6,313). 0,7976,

U л Э,1.

отсюда &|UvM o 52,3 (Sg-)

Концентрацию определяемых элементов в исследуемой пробе 3 определяют По результатам анализа ее с учетом найденных значений коэффициентов пропорциональности и поправки к массовому коэффициенту поглощения Cv.. « 2,05..10 91,68U32.61 .

0,5

-YaO + (§ + 19,37)С2,а, Ч- 19,04). CY,OJ (32,85

+ 20,21 - 52,3)С

MlCVj,

+ 6,313) (1 - Cy,jO - С:

, ).

,- С

Ь-сг- 32 61

2,116.10 . 87, +

32,32

+ С

+ 16,8) С2,0г

,, 075 1,32 .

+ С

+ ( + 17,5) С

МпО

0,5

bUi

f 5,45)-(1 - Cvgo,,- СзгОа СмоО,, )3

МоО,.

+ 84,8) С

VaOj

32,85 13,2) 0,5

й- 4,11)- 1 - CY

f

-zrOoМоСЧ

аОт,

|решая систему из трех уравненийТ например методом итераций получим

0,02556 (т.е. 2,556%);

0,0262 (т.е. 2,62%);

-ГЮ.1.

Смрсх ООЗОб (т.е. 3,06%). Абсолютная погрешность анализа для иттрия составляет

2,54 - 2,556 0,016%

Таким образом, предлагаемый способ анализа позволяет повысить точность количественных определений концентраций элементов, являясь в т же время достаточно простым, что

важно для повышения экспрессности анализа.

. Формула изобретения

Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа,заключающийся В том, что регистрируют спектр характеристического излучения исследуемой пробы, выделяют в нем участки, соответствующие аналитическим линиям анализируемых элементов и по измеренным в них потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации этих элементов в исследуемой пробе с учетом массовых коэффициентов поглощения излучения, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и экспрессности анализа, предварительно приготавливают искусственные смеси, содержащие определяемые элементы и элементы с энергиями фотонов характеристического излучения, расположенными в интервале энергий возбуждающего излучения и краев поглощения определяег х элементов, причем концентрации определяемых элементов соответствуют среднему содержанию этих элементов в исследуемых пробах, а концентрации элементов, вызывающих избирательное возбуждение, соответствуют их минимальному и максимальному содержанию в исследуемых пробах, регистрируют спектры характеристие ческого излучения этих смесей и

по ним определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Якубович А,Л. и др. Ядернофи0 зические методы анализа минерального

1973,

Атомиздат

сырья. М., с. 310.

2. Афонин В.П. и Гуничева Т.Н. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ горных пород и минералов. Новосибирск, Наука, 1977, с. 110 (прототип).