Способ рентгенофлуоресцентного количественного анализа

 

Использование: в анализах технологических продуктов в цветной и черной металлургии и др. отраслях. Сущность изобретения: анализ многокомпонентных продуктов основан на облучении пробы потоком излучения рентгеновской трубки и регистрации интенсивностей потоков характеристического излучения определяемого элемента от анализируемой пробы и образца известного состава. При этом анализируемую пробу и контрольный образец облучают попеременно в режиме автоматической моногократной смены образца и пробы. Все измеряемые интенсивности нормируют на интенсивность линии сравнения или на интенсивность некогерентно рассеянного указанными пробами излучения анода рентгеновской трубки. В качестве аналитического параметра используют отношение нормированных таким способом интенсивностей; 1 ил. Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известных способов, анализируемый и эталонный образцы на протяжении каждого единичного измерения попеременно облучают потоком излучения рентгеновской трубки в режиме автоматической смены образцов с периодом обтюрации в четное число раз меньшим времени измерения (т.е., за время каждого измерения кратность числа экспозиций контролируемого и эталонного Образцовы одинакова ): Для определения концентрации каждого контролируемого элемента измеряют интенсивности четырех потоков рентге00 00 А о. 41ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 23/223

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4950173/25 (22) 27,06.91 (46) 30,07.93,Бюл, М 28 (71) Отраслевой научно-технический комплекс "Союзцветметавтоматика" (72) С.Х.Барон, С.В,Закускин. А.М.Самарин и В.А.Сотников (73) Акционерное общество "Научно-технический комплекс Союзцветметавтоматика" (56) Лосев Н.Ф., Смагунова А.Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа, M.: Химия, 1982, с.97-101.

Крекнин Ю.С. идр, Опыт использования способа стандарта-фона при рентгеноспектральном анализе пульп. В кн, Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л.; Машиностроение, 1982, вып,27, с.3-10.

Гурвич Ю,M. и др. Применение множественной линейной регрессии в рентгеноспектральном анализе. Там же„ 1974, вып.13, с. 122-128.

Белкин А.И. и др, Применение относительного режима измерений в рентгеновском аналитическом комплексе. Там же, 1975, вып. t7, с.133-138.

Изобретение относится к способам рентгенофлуоресцентного анализа состава вещества с использованием многоканальных рентгеновских спектрометров и может найти применение при анализе технологических продуктов в цветной и черной металлургии, а также в других отраслях промышленности.

Цель изобретен ия — павы ш ение точности анализа за счет снижения погрешностей, связанных с нестабильностью работы рентгеновской трубки, регистрйрующих схем, состава наполнителя и качества обработки излучающей поверхности пробы... Ж „1831679 А3 (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА (57) Использование: в анализах технологических продуктов в цветной и черной металлургии и др. отраслях. Сущность изобретения: анализ многокомпонентных продуктов основан на облучении пробы потоком излучения рентгеновской трубки и регистрации интенсивностей потоков характеристического излучения определяемого элемента от анализируемой пробы и образца известного состава. При этом анализируемую пробу и контрольный образец облучают попеременно в режиме автоматической моногократной смены образца и пробы. Все измеряемые интенсивности нормируют на интенсивность линии сравнения или на интенсивность некогерентно рассеянного указанными пробами излучения анода рентгеновской трубки. B качестве аналитического параметра используют отношение нормированных таким способом интенсивностей; 1 ил.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известных способов, анализируемый и эталонный образцы на протяжении каждого единичного измерения попеременно облучают потоком излучения рентгеновской трубки в режиме автоматической смены образцов с периодом обтюрации в четное число раз меньшим времени измерения (т.е., за время каждого измерения кратность числа экспозиций контролируемого и эталонного образцовы одинакова); для определения концентоации каждого контролируемого элемента измеряют ин енсивности четырех потоков рентге1831679 новского излучения, в т,ч. аналитической линии и линии сравнения контролируемого образца и аналогичных линий эталонного образца, и вычисляют концентрацию определяемого элемента по любому известному уравнению связи с использованием в качестве аналитического параметра отношений интенсивностей аналитических линий анализируемой пробы и эталонного образца, нормированных на линии сравнения этих образцов

В наиболее перспективном случае привлечения уравнений множественной линейной регрессии способ включает в себя две основные процедуры: калибровку и собственно анализ.

При калибровке выполняют следующую последовательность операций: а). Для каждого анализируемого продукта отбирают 10-15 калибровочных проб с содержаниями определяемых элементов, перекрывающими возможные диапазоны изменений этих содержаний в данном продукте. Содержание каждого определяемого э11емента в наборе калибровочных пробдолжно варьироваться на 4-5 уровнях, Каждую из калибровочных проб подвергают полной паспортизации арбитражными методами анализа не менее, чем в двух параллелях.

Одна из этих проб (желательно со средними значениями определяемых элементов) выбирается в качестве эталонного (опорного) образца. б). Магазин проб спектрометра загружают набором калибровочных проб; Эталонный образец устанавливают в первое гнездо и оставляют там на все время измерений. в). Каждую из калибровочных проб в паре с эталонным образцом попеременно облучают излучением рентгеновской трубки в режиме автоматической смены пробы и образца с периодом обтюрации в четное число раз меньшим времени измерения и измеряют интенсивности четырех потоков рентгеновского излучения, а именно:

- 1 — интенсивность потока аналитической линии i-ro элемента, излучаемого ктой пробой (из набора калибровочных проб};

-Iio — интенсивность потока линии сравнения для 1-го элемента, излучаемого той >Re к-той пробой;

- 1 — интенсивность потока аналитической линии 1-ro элемента, излучаемого эталонйым образцом;

-! С - интенсивность потока линии сравнения для i-ro элемента, излучаемого эталонным образцом.

Интенсивности четырех перечисленных потоков используют для определения концентрации i-ro элемента, В процессе измерений интенсивности потоков аналитических линий, излучаемых всеми пробами и эталонным образцом, нормируются на интенсивности потоков соответствующих линий сравнения, излучаемых теми же пробами, и формируется аналитический сигнал в виде отношения:

1 "joTH. =IjH" / 6н (индекс "н" — признак нормирования), где IjH" = й" /Ijo", Ijн = I /ljo г). Полученные отношения 1"ьтн, вводят в уравнения множественной линейной регрессии вида

Ct=a,i+ $ a illo н. > $ B i;li„,х !

20 х Ij»н., где Cj — известные содержания i-ro элемента в калибровочных пробах, 1J»H — относительные интенсивности

25 всех измеренных аналитических линий (включая j=i), aoj, а ;, Ь; — калибровочные коэффициенты.

Калибровочные коэффициенты вычисляют известным способом по методу наименьших квадратов, и полученные уравнения вводят в программу анализа.

Процедура собственно анализа включает в себя следующие операции:

35 д). Контролируемую пробу и эталонный образец устанавливают в магазин проб, Эталонный образец устанавливают в первое гнездо. е). Для каждого определяемого эле40 мента измеряют интенсивности четырех потоков рентгеновского излучения, перечисленных.в пункте в),в порядке, описанном в том же пункте. Полученные относительные интенсивности !"j»H,(индекс "x" относится

45 к пробе с неизвестным содержанием определяемого элемента) вводятся в полученные по пункту г) уравнения, и вычисленные значения концентрации выводятся на пишущее устройство.

50 Способ допускает использование любого вида уравнения связи при условии измерения аналитического параметра в соответствии с пунктом в).

Изобретение может быть реализовано с

55 применением многоканального рентгеновскоГо спектрометра любого типа. Практическая реализация его с использованием серийно выпускаемого спектрометра CPM25 с вычислительным комплексом 15BVMC28-025 показала высокую эффективность

1831679 способа. При определении кремния в алюмо-кремниевых сплавах с содержанием кремния до 14 (, среднее квадратическое расхождение между данными рентгеноспектрального и химического анализа уменьшалось на 18-26 отн., no сравнению с базовым способом множественной линейной регрессии с привлечением схемы внешнего стандарта, При определении в тех же условиях меди в латунях (57-65 содержания меди) вышеупомянутое расхождение снижалось в

2-5 ра.з.

Наиболее перспективным представляется реализация изобретения с привлечением парноканальной схемы измерений.

Чертеж поясняет работу одного из возможных вариантов парноканального устройства. реализующего изобретение.

Устройство содержит рентгеновскую трубку 1, излучение которой направлено вертикально вверх, вращающийся диск 2 с отверстием для облучения неподвижно установленной анализируемой пробы 3 и установленного в специальном гнезде на диске 2 эталонного образца 4, парные аналитические каналы (на чертеже показан один из них}, каждый из которых включает в себя первичный коллиматор 5, два кристалла-анализатора 6, два вторичных коллиматора 7 с высокой разрешающей способностью, обтюратор спектра 8, устройство уравнивающее 9, детектор излучения 10.

Излучение рентгеновской трубки I при вращении диска 2 попеременно падает на анализируемую пробу 3 и эталонный образец 4, вторичное излучение которых через первичный коллиматор 5 поступает на кристаллы-анализаторы 6, разлагающие это излучение в спектр; вторичные коллиматоры 7 выделяют нужные участки спектра (аналитические линии, линии сравнения), которые, пройдя через прорези в диске обтюратора 8 и фильтры, установленные на диске устройства уравнивающего 9, поступают на детектор 10.

Вращение диска обтюратора через фрикцион 11, редуктор 12, мальтийский крест 13 и поводок 14 согласуется с перемещением эталонного образца 4. Коммутатор

15распределяетпоступающие на вход регистрирующего устройства 16 импульсы синхронно с вращением диска обтюраторэ 8 и

5 диска 2 по четырем пересчетным схемам, разбитым на две пары. Одна пара счетчиков обеспечивает измерение исследуемой пробы, вторая — эталонного образца. Один из счетчиков в каждой паре измеряет количест10 во импульсов, обусловленное интенсивностью потока аналитической линии, другой— импульсов, связанных с интенсивностью потока линии сравнения.

Программа измерений предусматрива15 ет переключение пар счетных схем в такт со сменой анализируемой пробы и эталонного образца. нормирование интенсивностей потоков аналитических линий I " и I на интенсивности потоков соответствующих линий

20 сравнения I <" и I« и вычисление аналитического параметра в виде отношения нормированных таким образом интенсивностей потоков излучения анализируемой пробы и эталонного образца. При этом интенсивно25 сти всех измеряемых потоков представляют собой суммарные сигналы, зарегистрированные эа время одного измерения.

30 Формула изобретения

Способ рентгенофлуоресцентного количественного анализа, включающий облучение анализируемого и эталонного образцов потоком излучения рентгено35 вской трубки, измерение интенсивностей характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента и излучения соответствующей линии сравнения от обеих проб и определение концентрации

40 определяемого элемента с использованием полученных данных. отличающийся

- тем, что, с целью повышения точности анализа. анализируемый и эталонный образ; цы облучают попеременно в режиме

45 автоматической смены пробы и эталонного образца на протяжении единичного измерения с периодом обтюрации образца, в четное число раэ меньшим времени единичного измерения.

1831679

Корректор A. Обручар

Редактор

Заказ 2550 Тираж, Подписное .

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113635, Москва, Ж-35, Рву искал наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101 г г

Составитель.С. Барон

Техред М.Моргентал