Википедия

Рентгенофлуоресцентный спектрометр: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
для использования изображения требуют ссылаться на сайт. Ничего ценного в нем нет - удалено
стилевые правки
Строка 1:
[[Файл:Edx3600B.jpg|thumb|right|280px|Стационарный рентгенофлуоресцентный спектрометр]]<!-- Стоило бы добавить схемку внутреннего устройства РФ спекрометра. Хотя бы самостоятельно нарисованную --><!-- может быть это лабораторный? -->
 
'''Рентгенофлуоресцентный спектрометр''' — прибор, используемый для проведенияопределения [[рентгенофлуоресцентныйЭлементный анализ|рентгенофлуоресцентногоэлементный анализасостав]] вещества составапри веществапомощи ([[элементныйрентгенофлуоресцентный анализ|элементногорентгенофлуоресцентного анализа]]).
 
== Принцип действия ==
Существует несколько вариантов реализации рентгенофлуоресцентных [[спектрометр]]ов: лабораторные, стационарные и переносные портативные спектрометры.
Метод основан на сборе и анализе спектра, полученного после возбуждения характеристического [[Рентгеновское излучение|рентгеновского излучения]], которое возникает при переходе атома из возбуждённого в основное состояние (см. [[Закон Мозли]]). Атомы разных элементов испускают фотоны со строго определёнными энергиями, измерив которые можно определить качественный элементный состав. Для измерения количества элемента регистрируется интенсивность излучения с определённой энергией.
 
== Основные элементы спектрометров ==
''Портативный спектрометр'' — небольшой переносной прибор, используемый для проведения элементного анализа состава вещества. Исследование производится путем возбуждения образца и последующим накоплением и анализом получаемого спектра. Как правило, для возбуждения атомов используется рентгенофлуоресцентная трубка.
Обязательными элементами рентгенофлуоресцентных спектрометров являются источник возбуждения характеристического рентгеновского излучения
и анализатор этого излучения. Современные приборы обязательно снабжаются программным обеспечением для определения количественного элементного состава пробы.
 
Для возбуждения [[атом]]ов исследуемой пробы могут использоваться:
Портативный прибор отличается быстротой получения результатов, легкостью, удобством, хорошей точностью, возможностью полевых исследований. Существуют несколько вариаций прибора: спектрометр для определения состава металлов — марочник сплавов, спектрометр для исследования [[руда|руд]], горных пород, спектрометр для исследования [[почва|почв]], грунтов, сточных вод. Возможно также проведение [[RoHS]] анализа.
* рентгеновская трубка, испускающая жесткое (с высокой энергией) рентгеновское излучение,
* [[изотоп]]ы некоторых элементов (например: [[Железо-55|Fe-55]], [[Кадмий-109|Cd-109]], [[Кюрий-244|Cm-244]], [[Америций-241|Am-241]]),
* [[электрон]]ы.
При регистрации полученного спектра могут применяться:
* кристаллы-анализаторы (монокристаллы некоторых веществ) вместе с детектором (пропорциональный, [[Сцинтилляторы|сцинтилляционный]], полупроводниковый);
* энергодисперсионные детекторы (различают фотоны по энергиям)
 
Наилучшим разрешением детектора на данный момент является разрешение в 123 [[Электронвольт|эВ]] с наилучшей скоростью подсчета 3{{e|5}} импульсов в секунду.
Исследование с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра производится путем возбуждения образца и последующим анализом получаемого [[спектр]]а. Для возбуждения [[атом]]ов, как правило, используется рентгеновская трубка, но возможно и использование [[изотоп]]ов (например: [[Железо-55|Fe-55]], [[Кадмий-109|Cd-109]], [[Кюрий-244|Cm-244]], [[Америций-241|Am-241]]). При облучении вещества потоком рентгеновского излучения возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которое пропорционально их концентрации в образце. Когда атомы облучаются фотонами с высокой энергией, то [[электрон]]ы переходят на более высокие уровни, и атомы на миллионные доли секунды переходят в нестабильное возбужденное состояние, после чего возвращаются в стабильное, испуская излишек [[энергия|энергии]] в виде фотонов. Этот феномен называется [[флуоресценция|флуоресценцией]]. Пучок полученных [[фотон]]ов направляется и регистрируется на специальных [[детектор]]ах. Основной принцип детектирования основан на преобразовании получаемых [[импульс]]ов от фотонов в импульсы напряжения определенной [[Амплитуда|амплитуды]], которые потом усиливаются и подсчитываются специальной электроникой. Наилучшим разрешением детектора на данный момент является разрешение в 123 эВ с наилучшей скоростью подсчета 3{{e|5}} импульсов в секунду. [[Анализ]] и обработка результатов производятся специальными компьютерными программами, разработанными для исследования многих элементов в различных видах веществ. Для улучшения результатов для определения легких [[Элемент|элементов]] таких как [[натрий]], [[магний]], [[алюминий]], [[кремний]], [[фосфор]], [[сера]] используется [[вакуум]]ная откачка воздуха либо продувка камеры [[гелий|гелием]]. Это позволяет минимизировать влияние атмосферы на получаемые результаты. Кроме того, на качество результатов влияет пробоподготовка исследуемых материалов к тестам. Если исследуется твердое вещество, то его поверхность необходимо зачистить и удалить грязь. Если исследуемое вещество — порошок, то его необходимо спрессовать в таблетку, особенно в случае теста на легкие элементы.
 
== Разновидности приборов ==
Рентгенофлуоресцентный спектрометр отличается быстротой получения результатов, удобством, хорошей точностью. Существует множество методик для проведения исследований в различных областях науки и техники:
Все приборы классифицируются про принципам возбуждения/регистрации спектров. Спектрометры с кристаллами-анализаторами, как правило, дешевле приборов с энергодисперсионными детекторами.
 
По способу использования различают лабораторные, стационарные и переносные портативные спектрометры. Последние отличаются быстротой получения результатов, легкостью, удобством, возможностью полевых исследований, но уступают лабораторным и стационарным приборам в чувствительности и точности. В отличие от портативных приборов, специализирующихся на узком круге задач (определение состава сталей, сплавов, руд, горных пород, почв, [[RoHS]] анализ и т. п.), стационарные установки универсальны. Это связано, в первую очередь, с тем, что для надёжного количественного анализа требуется набор эталонных образцов для каждого элемента, что неосуществимо при работе с портативными установками.
 
Для улучшения результатов при определении лёгких [[химический элемент|элементов]] с [[Зарядовое число|порядковыми номерами]] меньше 20 (например, [[натрий|натрия]], [[магний|магния]], [[алюминий|алюминия]], [[кремний|кремния]], [[фосфор]]а, [[сера|серы]]) необходимо использовать [[вакуум]]ную откачку воздуха либо продувку камеры [[гелий|гелием]]. Это вызвано необходимостью избежать поглощения воздухом рентгеновских квантов с малой энергией, испускаемых лёгкими элементами.
 
При регистрации тяжёлых элементов (с порядковым номерами более 56) возникает другая сложность — разные элементы имеют мало различающуюся энергию фотонов, что вынуждает применять более дорогие детекторы с высоким разрешением по энергии.
 
Возбуждение электронами используется при элементном анализе в [[Растровый электронный микроскоп|растровых]] и [[Просвечивающий электронный микроскоп|просвечивающих]] [[Электронный микроскоп|электронных микроскопах]].
 
== Применение ==
Рентгенофлуоресцентный спектрометр является экспрессным методом определения элементного состава. С ростом порядкового номера элемента чувствительность метода растёт, а ошибка определения количественного элементного состава снижается. Рядовые приборы могут определять содержание элементов со средними атомными номерами с ошибкой 0,1 %.
 
Рентгенофлуоресцентные спектрометры нашли применение в различных областях науки и техники:
* [[Экология]] и [[охрана окружающей среды]]: определение тяжелых металлов в [[почва]]х, осадках, [[вода|воде]], аэрозолях и др.
* [[Геология]] и [[минералогия]]: качественный и количественный [[анализ почв]], минералов, горных пород и др.
Строка 24 ⟶ 45 :
* [[Археология]]: элементный анализ, датирование археологических находок
* [[Искусство]]: изучение картин, скульптур, для проведения анализа и экспертиз
 
== Основные характеристики приборов ==
* Активная область
* Максимальное энергетическое разрешение
* Диапазон определяемых элементов
* Максимальная входная скорость счёта
* Максимальная выходная скорость счёта
 
{{sect-stub}}
 
== Производители ==
{{sect-stub}}
 
== См. также ==
Источник — https://ru.wikipedia.org/wiki/Рентгенофлуоресцентный_спектрометр