Способ определения интенсивности фона
Изобретение относится к области рентгеновского анализа состава вещества , конкретнее к рентгеноспектральному анализу с использованием спектрометров фокусирукхцего типа. Целью изобретения является повьшение точности анализа. Это достигается выбором оптимальных условий регистрации, при которых фон под аналитической линией определяемого элемента не зависит от изменений химического состава наполнителя. На серии стандартных образцов, состав которых сходен с составом наполнителя анализируемых проб, измеряют зависимости относительной интенсивности 1 счета фон от ширины L приемной щели перед детектором прц разных значениях ширины окна амплитудного анализатора , разных напряжениях на рентгеновской трубке и т.д. Описьшают измеряемую зависимость в виде I«,(L) а + 4- + ajj ,. (L) а„ ОУ 9 i енты, и находят условия, при которых а, 0. 3 ил., 1 табл. (О ,а- - коэффици- 2
СОЮЗ СО8ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (59 4
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4086484/23-25 (22) 09.07.86 (46) 15;06.88. Бюл. N - 22 (71) Сибирский государственный проектный и научно-исследовательский институт цветной металлургии (72) А.В.Конев, Э.В.Григорьев, Н.А.Астахова, С.В.Кубарев, С.М Моркусова, С.Н.Рубцова и Т.Е.Слободянюк (53) 539.1.06 (088.8) (56) Бахтиаров А.В. и др. Исследование фона коротковолнового спектрометра по Кошуа.— В кн.: Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л.: Машиностроение, 1977, вып. 19, с. 118-134.
Авторское свидетельство СССР
1Ф 1151875, кл. G 01 N 23/223, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ФОНА (57) Изобретение относится к области рентгеновского анализа состава веще„„SU„„1402876 А 1 ства, конкретнее к рентгеноспектральному анализу с использованием спектрометров фокусирующего типа. Целью изобретения является повышение точности анализа. Это достигается выбором оптимальных условий регистрации, при которых фон под аналитической линией определяемого элемента не зависит от изменений химического состава наполнителя. На серии стандартных образцов, состав которых сходен с составом наполнителя анализируемых проб, измеряют зависимости относительной интенсивности I счета фона от ширины L приемной щели перед детектором при, разных значениях ширины окна амплитудного анализатора, разных напряжениях на рентгеновской трубке и т.д. Описывают измеряемую зависимость в виде Т (1.) = а + . + à, L + а,1.,, где а „а <, а — ко эффициенты, и находят условия, при которых а = О. 3 ил., 1 табл.
I40287á
Изобретение относится к рентгеновскому анализу состава вещества, особенно к рентгеноспектральному анализу с использованием спектрометров фокусирующего типа, и может быть использовано при анализе состава вещества.
Целью изобретения является повышение точности анализа, особенно при определении малых содержаний элементов с большими и средними атомными номерами в материалах, наполнитель которых состоит из железа и более легких элементов. 15
На фиг. 1 приведены экспериментальные зависимости относительной интенсивности I фона при определе% нии молибдена по его К, -линии от ширины L, приемной щели перед детек- 20 тором для наполнителя соответственно из оксидов кремния, железа, цинка, свинца, а также карбонатов кальция и бария при различных ширинах ьЧ канала анализатора импульсов (резуль- 25 таты, обозначенные точкой, сняты при
b,V = 2В, крестиком — при hU = 10В кружком — при hV = 20B, треугольником — при bU = 50B); на фиг. 2— зависимости коэффициента а от ширины 30
ЬV канала анализатора, снятые при
L, = 0,12 см, и при величине высокого напряжения на рентгеновской трубке, соответственно равной 30 кВ (а), 50 кВ (б), 70 кВ (в); на фиг. 3 — 35 ,те же зависимости, снятые при Е
0,26 см.
Способ-прототип определения интенсивности фона И, основан на предположении, что величина регистрируемого 40 на месте аналитической линии элемента сигнала фона пропорциональна шири не приемной щели перед детектором.
С учетом этого исходного условия получено уравнение для Расчета отно- g5 сительной интенсивности фона
I(L,)1 — nX(L,)
I (т )- — — — —, (1)
Ь-и где k,ï,Ü.— постоянные коэффициенты; йо., ) N (т. )
I(L<)= — — — I(L )= — — —, (2)
Хс,(L где Н(Ь,), N(Ls) — суммарные интенсивности аналитической линии опреде- 55 ляемого элемента А и фона при ширине приемной щели перед детектором, соответственно равной L < и 1. для исследуемого образца;
N,0, ), N,И ) — то же, для стандарта сравнения.
В действительности (фиг.1) экспериментальные зависимости I =g(L) для однокомпонентных образцов различного химического состава являются нелинейными,причем параметры (а„,a,,à ) этой зависимости определяются химическим составом излучателя. Установленная закономерность приводит к погрешности результатов определения N при изменении химического состава напол-. нителя, достигающей 10%, даже если это наполнитель из оксидов кремния и железа, а также карбоната кальция.
Зависимости на фиг.1 можно аппроксимировать уравнением
I+(L ) = а, + a L; + а,;, (3) где а, а,, а — коэффициенты.
При правильно изготовленном механизме щели, когда она закрывается полностью, а = О. Из кривых (фиг.1) также следует, что а, = 1 для всех измеренных однокомпонентных напол.нителей. Отсюда следует, что если удастся выбрать условия такими, чтобы а = О, то зависимость интенсивности фона от изменения состава наполнителя будет резко снижена; такие условия измерения названы оптимальными. Для их нахождения в конкретных случаях анализа проводят измерения с серией стандартных образцов, по возможности полно характеризующих подлежащий анализу технологический продукт или руду. Измеряют зависимости интенсивности фона от ширины L в диапазоне от минимальной L, до максимальной Ь при различных (не менее трех) ширинах hV канала анализатора импульсов, различных значениях высокого напряжения на рентгеновской трубке.
Изобретение иллюстрируется следующим примером реализации.
Определяют фон на месте аналитической линии молибдена (МоК, ) на двухканальном коротковолновом спектрометре ФРС-7.
Прибор оснащен рентгеновской трубкой БХВ-8 с цилиндрическим анодом из рения и выходным бериллиевым окном толщиной 0,050 см. Напряжение U на трубке может достигать 70 кВ, ток
I — 50 мА. Пучок первичного излучения со средней угловой расходимостью о
ЬО = +20 падает на пробу под углом
90, а вторичное излучение отби76 з 14028 рается под углом (р = 30О через выходной коллиматор со средним зазором 1 между пластинами 0,12 см. Вторичное излучение разлагается в спектр по схеме Кошуа (радиус круга Роуланда
5 равен 40 см) кристаллом кварца (отражающая плоскость 1010, межплоскостное расстояние d = 0,424 мм) толщиной
0,012 см с разрешающей способностью, 1О характеризуемой аппаратурной шириной флуоресцентной К -линии, около
0,0002 нм. Излучение регистрируется сцинтилляционным детектором (разрешакицая способность 37Х для CuK — 15
0 !,2 излучения) с шириной приемной щели
L = 0-0,50 см. Энергетическая селекция импульсов детектора выполняется одноканальным анализатором амплитуды импульсов, нижний уровень V, шири- 2р на Ь V канала которого изменяется от О до 100 В и от О до 50 В соответственно.
Исследуемую пробу помещают в кювету диаметром 4,0 см и глубиной 25
1,0 см. Для определения оптимальных условий измерения исследуемых образцов предварительно изучают зависимость N< = g(L) для образцов различного химического состава (фиг.1): 30 оксидов кремния SiO, железа Ре O, цинка ZnO и свинца PbO, а также карбонатов кальция СаСОз и бария
ВаСО . Аппаратурные параметры при этом выбирают следующие: расстояние между пластинами коллиматора 1 равно
О, 12 (фиг.1) и 0,26 см, напряжение
U на рентгеновской трубке — 30, 50 (фиг.1} и 70 кВ, а ширину th,V канала анализатора амплитуд импульсов выби- 40 рают равной 2(), 10 (+), 20 (о) и
50В (Ь ).
Как видно из фиг.1, зависимость
I =g(L) является нелинейной в диапа- 45
Ф зоне изменений L = 0-0,50 см, причем параметры функции Т =g(L) при выбранных и 1,è ЬЧ определяются химическим составом излучателя. Очевидно, что предлагаемый способ определения интенсивности фона с максимальной достоверностью реализуется в тех случаях, когда функция 1,Р =д(1.) является линейной во всем диапазоне измерений Ь. При этом кривая I+ =g(L) проходит через точки с координатами (О;О) и (1",1) (штриховая линия на фиг.1). В связи с этим условием нормикровки коэффициентов а, а, и а уравнения (3) в общем случае является ао + а4 + а2 (4) а условием оптимальности аппаратурных условий реализации предлагаемого способа — равенство нулю коэффициента нелинейности а .
На фиг. 2 и 3 представлены зависимости а = f (nV) для излучателей из оксидов кремния () и железа (Ь ), а также карбоната кальция (+) . При этом напряжение U на рентгеновской трубке выбрано равным 30, 50 и 70 кВ, а 1 равно 0 12 (фиг.2) и 0,26 см (фиг.3). Указанные компоненты составляют основу наполнителя руд редких, рассеянных, цветных и благородных металлов. В связи с малыми содержаниями последних определение интенсивности фона на месте спектральной линии элемента А необходимо выполнять в ,этих случаях с максимальной достоверностью.
Из фиг.2 видно, что при 1
= 0,12 см, а О, тогда как при 1 = . = 0,26 см (фиг.3) а = 0 при Ь V =53 56 В. Выпадение точек, соответствующих V = 20 В, объясняется попаданием в канал флуоресцентного излучения кадмия (покрытие деталей прибора), которое возбуждается вторичным излучением преимущественно в коллиматоре прибора. Интенсивность флуоресценции кадмия повышается с увеличением зазора 1 между пластинами коллиматора. В связи с этим эффект выпадения экспериментальных точек наблюдается лишь при 1 = 0,26 см (фиг.3).
Значение погрешности измерения фона можно оценить относительным стандартным отклонением S, которое характеризует расхождение результатов определения N< при произвольном выборе условий реализации способа с теми результатами, которые nozryчают при оптимальных условиях эксперимента (линейная зависимость
=д(ь).
В таблице представлены полученные значения S>.
Из сравнения результатов таблицы с графическими данными (фиг.1) видно, что минимальное значение S> (максимальная правильность или достоверность) достигается в тех случаях, когда зависимость I = g(L) прибли9 жается к линейной, а коэффициент а к нулю (фиг.2 и 3).
1402876
1, см
U
0,12 50
Предлагаемый способ определения интенсивности фона на месте аналитической линии определяемого элемента используется при определении благородных, редких и рассеянных металлов с содержанием 0,0001 — 0,50 абс. в геологических материалах, ромпро-. дуктах, Длительность анализа одной пробы при этом не превьппает 5-6 мин. Спо" соб определения интенсивности фона повышает в 5-8 раз точность опреде-ления интенсивности фона и, соответственно, количественного анализа,, кроме того, способ не требует рекон-струкции существующих спектрометров, квантометров и анализаторов серийного производства и может быть реализован в аналитических лабораториях, а также непосредственно в непрерывных технологических процессах.
Формула изобретения
Способ определения интенсивности фона на месте аналитической линии определяемого элемента при рентгеноспектральном флюоресцентном анализе с использованием фокусирующего спек, трометра, включающий облучение пробы !, исследуемого вещества полихроматическим излучением и измерение суммар. ной интенсивности аналитической ли нии определяемого элемента и фона при двух различных ширинах L приемной щели детектора, середина которой соответствует максимуму аналитической линии, причем минимальную ширину L щели выбирают равной аппаратурной ширине аналитической линии на половине ее высоты, а вторую шириL щели Bbl6HpBMT MBK CHMBJIbHO . возможной, но не более удвоенно го расстояния по шкале длин волн между полностью разрешенными аналитичес1кой линией определяемого элемента и о ближайшей спектральной линией любого из элементов пробы, умноженного на значение линейной дисперсии, спектрометра, а интенсивность фона опреде.ляют расчетным путем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности анализа, предварительно выбирают о птимальные аллар атурные условия проведения анализа, для чегр при произвольно выбранной ширине 6 V канала анализатора импульсов изме— ряют интенсивности фона на месте аналитической линии определяемого элемента от серии стандартных образцов, моделирующих по химическому составу наполнитель исследуемого вещества, при различных значениях ширины приемной щели в диапазоне от L< до L, затей, используя одну из интенсивно15 стей И„(L.), измеренную при ширине
Б приемной щели детектора, такой, что L 1с L (I как сигнал сравне ния, находят для каждого стандартного образца относительные интенсив20 N (L но сти I (L) = -- — — --, с использоваЙ Ä(L,) нием которых для каждого образца рассчитывают. коэффициенты а о, а,, а нелинейной регрессионной зависимости I (L) = а + a З5 стандартных образцов, при которых а =О. Значение S„() при 6Ч, B 2 10 20 50 ЗО 0,7 2,1 0,8 2,2 1 4 1 8 0 8 2,5 2 О 30 05 21 3007210102 0265006240403 70 1,9 2 2 9 3 0 4 1402876 1 402876 Рр усбу. Р Ю fg 8 1ä Составитель M.Âèêòopoâ Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар Редактор Н.Слободяник Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2848/31 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
