Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа Советский патент 1982 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к области рентгенофлуоресцентных методов анализа и может быть использовано при анализе состава вещества в геологии металлургии, медицине, в исследованиях, связанных с охраной окружающей среды, и других областях народного хозяйства. Известны различные способы рентгенофлуоресцентного анализа, заключающиеся в том, что регистрируют . спектр характеристического излучени исследуемой пробы, выделяют в нем участки, соответствую цие аналитичес ким линиям определяемых элементов и по измеренным в них потокам квантов характеристического излучения определяют концентрации этих элементов. Абсорбционные свойства пробы учитывают с помощью массовых коэффициентов поглощения. В получен ные в результате анализа концентрации определяемых элементов вносят поправки, обусловленные эффектом избирательного возбуждения 1. Недостатком известных способов является сложный характер зависимости величины поправки, связанной с эффектом избирательного возбуждения, от изменения состава исследуем пробы. Кроме того, неточность в определении некоторых констант для тех или иных элементов (выход ф.пуоресденции массовые коэффициенты фотоэлектрического и полного ослабления излучений и др.) может вносить определенные погрешности в результаты анализа. Наиболее близким к предлагаемому является способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающийся в том, что регистрируют спектра характеристического рентгеновского излучения определяемых элементов и элементов, характеристическое излучение которых избирательно возбуждает атомы определяемых элементов в градуировочных и исследуемых пробах, выделяют в них участки, соответствующие аналитическим линиям указанных элементов, по измеренным потокам квантов характеристического излучения, зарегистрированных в этих участках спектра градуировочных проб, определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения аналитических линий определяемых элементов и вычисляют концентрации определяемых элементов ПО потокам характеристического излу чения этих элементов в исследуемых пробах с учетом скорретированных массовых коэффициентов поглощения аналитических линий 2, Однако в известном способе количество смесей, которые необходимо предварительно подготовить и зарегист)ировать спектры их характеристического излучения для определения поправок к Массовым коэффициентам поглощения, растет по закону арифме тической прогрессии в зависимости от числа входящих в исследуемую про бу элементов. Действительно, при анализе 3-х элементов необходимо предварительно приготовить б смесей, при анализе 5-ти элементов 15 смесейJ, при анализе п элементов п „ смесей. Таким образом, при анализе 10-ти и более элементов про цесс подготовки искусственных смесе длителен по времени и трудоембк. Цель изобретения - повышение i точности и экспрессности анализа. Поставленная цель достигается тем, что в способе многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающемся в том, что регистрируют спектры характеристического излучения определяемых элементов и элементов, характеристическое излучение которых избирательно возбужда ет атомы определяемых элементов в градуировочных и исследуемых пробах выделяют в них участки, соответствующие аналитическим линиям указанных элементов, по измеренным потокам квантов характеристического излучения, зарегистрированных в этих учас ках, спектра градуировочных проб, определяют поправки к массовым коэф фициентс1М поглощения аналитических линий определяемых элементов и вычисляют концентрации определяемых элементов по потокам характеристического излучения этих элементов в исследуемых пробах с учетом скоррек тированных массовых коэффициентов поглощения аналитических линий, в качестве градуировочных используют многоэлементные смеси, одна из которых содержит все определяемые эле менты и элементы, избирательно возбуждающие определяемые, с концентра циями, равными средним концентрациям этих элементов в исследуег/их про бах, а в остальных смесях концентра ция одного из элементов равна макси мальной концентрации этого элемента в исследуемых пробах, причем общее число градуировочных смесей на единицу превышает сумму определяемых и избирательно возбуждающих элементов Способ позволяет существенно сок тить число искусственных смесей, необходимых для проведения.анализа, также повысить точность определея поправок к массовым коэффициенм поглощения, так как состав предрительно приготовленных искусстнных смесей более близок к состаисследуемых проб, чем в известном особе. Преимущество этого способа анови.тся более очевидным при продении рентгенофлуоресцентного аназа на десять и более элементов. , Предлагаемый способ заключается том, что предварительно приготаввают искусственные смеси, состав торых приведен в табл. 1. Смеси I , f .... N приготавлиют путем добавления в смесь О одго из элементов. Затем регистрируют спектры хактеристического излучения этих смей, йыделяют в них участки аналитиских линий и определяют поправки массовым коэффициентам поглощения алитической линии элемента мическим соединением с п-ым элентом (д/1п1) из выражения Cm 1 1 .дси, , fl - концентрация элемента m в смеси 0; величина добавки элемента п к смеси О при приготовлении смеси N; поток квантов характеристического излучения элемента,m при измерении смеси О; поток квантов характеристического излучения элемента m при измерении смеси N; приведенный массовый коэффициент поглощения характеристического излучения элемента m в элементе Лтп приведенный массовый коэффициент поглощения характеристическогр излучения элемента m в наполнителе п; коэффициент пропорциональности, определяемый из выраженияАти « де с - концентрация элемента m в смеси М. Выражения (1) и (2) получены из сновного расчетного выражения для пределения концентрации элементов ри анализе в насыщенных слоях С -««.3 / жч« 1 ---- мк«Ст - /у - д (уи Ж f... ( -А/ми )Си жнСн. Определив значение к и д ре гистрируют спектры характеристичес кого излучения исследуемых проб и измеренным в выделенных участках п токам квантов характерис тйческого излучения определяют концентрации элементов из вырсикения (3) . Предлагаемый способ рентгенофлу оресцентного ангшиза рассмотрим на примере определения железа, меди, цинка и свинца в пробах с наполнителем из окиси кремния. Готовят искусственные смеси, состав которых приведен в табл.2. Каждую из смесей истирают до 200 меш, прессуют в таблетки диг аметром 34 мм и весом 10 г и поочередно в зону облучения потоком j-KBaHTOB. В блоке возбуждения и детектирования использую радиоизотопный источник Cd актив ностью 10 мКи и Si(Li) детектор с энергетическим разрешением 300 эВ н энергии 5,9 кэВ. Измерения проводят на 1024-канапьном анализаторе при времени анализа, 200 с. В используемой геометрии измерения углы скольжения к плоскости про бы первичного и вторичного излучени составляют / 30 и Ч соответст венно. Результаты измерений искусственных смесей приведены в табл.2. Табличные значения массовых коэффициен тов поглощения, используемые для расчетов, приведены в табл.3. По результатам измерения смесей (табл.2) определяем 1. Из выражения (2J. V 0.4/0,7-239,7-0.02/0.713,1„ feaO 185,0-71,1)- (0,4-0,02)/0,7 г 000°° «см с.имп. V0.2/0.514.315.5-0.02/0,51405 (60,9-39,б)/(6,2-0,02)/0,514 0,000020--j E-- U 0.1/0.803-217-0.02/0.80349.0 ЪО (8d,3-33,2b (0,1-0,02)/0,8бз 0,000012 0.2/0.928-221.4-0,02/0. РЬС (204-14,2) (0,2-0,02)/0,928 ООООО..имп. 2. Из юражения (1) 0,,514, ЛРеЛА.,000028. 0,18-0,7 ч(1/13,1-1/14,84)+89,6-71,,6см 0,02. 0.803 KdL.ZMO 7000028 0,08 0,7 Ml/13,1-1/13,4б) + 141-71,1 , 0,02-0.928 ,РЬО 0,000028-0,18.0,7 t (1/13,1-1/7,73)+535-71, l 185Sy 0,02.0,028 / CMlSi.PbO 0,00002-0,18-0,514 (1/35,9-1/23,9)+356-39, А/I 0,02-0,928 гиКв1,РЬО о,000012.0,180,ЙОЗ 2 .(1/49,0-1/30 , 7)+319-33 , 2 156SiL. В качестве исследуемой приготавливают пробу, содержащую по 5% за, меди, цинка и свинца, в результате анализа этой пробы регистрируются в выделенных участках спеду оцие потоки квантов характеристического излучения, тыс.икш,: 31,04 в канале железа 72,1 в канале меди 87,37 в канале цинка 73,02. в канале свинца (3) записыИспользуя выражение ре,о, Ю,000028-31,04-|:85-CFeaO + + (89,6 - 44,6)-СсиСОг +(141-91).С- 0 + + (535-185). ,Kl-Cpg O -CcijCO - С-гиО,- Cpbo ) Ccuco, 0,00002. 72,1- 249-С . +«0,9.Ccuco%+97,2-C:zv,o+(356-176). Ср,.-,+ + 39,6 - - - „ - - PbO I i Г - -FeaOb -cocoj -2иО CZHO 0,000012. 87,37.1210. СреаОъ + +55,l.Ccu«j +88,3-C2;«o + (3l9-156)vCpt + +33,2 (l-Cpejon Ccuco р)зо Cptoo ,000015. 73,02.1:105. Сге,,о, +. +110. С сисоч+ 160-07 10+204. с рьо +14,2 (1-С|се4Ог иСО -Cjno-Cp jo) Решая систему этих уравнений методом итераций, получают: ,07%; ,04%; С.4,93%; Ср.,02%. .. с 5,02%. Таким образом, предлагаемый способ анализа позволяет повысить точность количественных определений концентраций элементов, так как поправки к массовым коэффициентам поглощения определяются по смесям, максимально приближенным по основнс У к исследуекым пробам. Для проведения ангшиза на 4 элемента потребовалось предвари-; тельно приготовить 5 искусственных смесей, вместо 10 в известном способе.

Таблица 1

Примечание: смеси составлены на соединений , CuCoj,.ZnO%, PbO и SiOi. изобретения Способ многоэлементного рентгенофлуоресцентного анализа, заключающийся в том, что регистрируют спектры характеристгического рентгеновского язпучекяя определяемых элементов и элементов, характеристическое нэлучв ив которых избирательно возбуждает a-sova опредепяек элементов в градуировочных и исследуемлх пробах, выделяют в них участки, соответствующие аналитическим линиям указанных элементов по измеренным потокам квантов характеристического излучения, зарегистрированных в этих участках спектра градуировочных проб, определяют поправки к массовым коэффициентам поглощения аналитических линий определяемых элe 4eнтoв и вычисляют ксжцевтрации определяексгх элементов по потокам характеристического излучения этих элементов в ксслек/егллх пробах с учетом скорректированных массовых коэффициентов поглощения аналити.Таблица 3 ческих линий, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности и экспрессности анализа, в качестве градуировочных используют многоэлементные смеси, одна из которых содержит все определяемые элементы и элементы, избирательно возбуждающие определяемое, с концентргщиякп, равными средним концентрациям этих элементов в исследуемых пробах, а в остальных смесях концентрация однсго из элементов равна максимальной концентрации этого элемента в иccяeдye «ыx пробах, причем общее число градуировочных смесей на единицу превышает суюну определяehEJX и нгбирательно возбуждаю1ф1х элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афонин В.П., Гуничева . Рент геноспектральный флуоресцентный анализ горных пород и минералов . Новосибирск, изд. Наука, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2857847/25, кл. G 01 N 23/223, 1979 (прототип).