книги из ГПНТБ / Плотников Р.И. Флюоресцентный рентгено-радиометрический анализ

Л'-края, поэтому

плотность

потока этого излучения будет

ослаблена в несколько раз .

Р а з д е л е н и е аналитической линии

и линии

некогерент­

но рассеянного

излучения

можно

получить,

используя

д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы е фильтры Росса.

Если, например, про­

межуточная мишень д л я

источника

C d 1 0 9

выполнена

из

M o (Мо/Са ~ 17,4

кэв), анализируемым

элементом

яв ­

Рис.

63.

Схема

зондового

устройства

с

двумя

детекторами

излучении:

/ — источник;

2 — экран;

3 — держатель

фильтров

Росса;

4 — пропорциональный

счетчик;

5 — окно

счетчика

пз бериллия;

6 — поглощающий

фильтр;

7 — сцннтнллл-

цнопнып

счетчик:

5 — проба.

8

ляется

Zr

(ZrKa~15J

кэв),

то

в

качестве

д и ф ф е р е н ­

циальных фильтров д л я выделения

линии

ZvKa

м о ж н о

использовать Rb ( R b £ K = 1 5 , 2

кэв)

и Sr ( S r £ i ;

= 1 6 , l

кэв),

а д л я выделения некогереитно

рассеянного

излучения

мишени

источника

из

Мо

с энергией 16,4

кэв

(при

угле

рассеяния

0 = 1 4 0 ° ) — ф и л ь т р ы

из

Sr

и

Y

( Y £ K =

= 17,04

кэв).

Зависимости коэффициентов ослабления д л я у к а з а н ­

ных

элементов от

энергии

у-излучения

показаны

на

рис.

62.

П р и практической реализации

этого

в а р и а н т а

способа стандарта - фона следует иметь в виду

в о з м о ж н о е

влияние

побочных

рентгеновских

линий

элемента

ми­

шени.

Учитывая определенные трудности, связанные с раз ­

делением некогерентно и когерентно

рассеянного излуче­

ния, д л я возбуждения можно использовать

жесткое из­

лучение, при котором д о л я

когерентного

рассеянного

излучения

в общем

потоке

вторичных

лучей

невелика .

сеянного излучений

можно

производить, например, с

помощью зонда, с о д е р ж а щ е г о два детектора

излучения

[207]. Д л я

регистрации

флюоресцентного

излучения

элементов

с Z < 3 0

лучше

использовать пропорциональ -

ныи счетчик, а д л я регистрации

жесткого

рассеянного

излучения — сцинтилляциоиный

счетчик.

Н а

рис. 63 показана схема

зондового

устройства с

д в у м я

детекторами . Сцинтилляциоиный счетчик в этой

ного

счетчика.

П р и

таком

/V,отн.ед.

расположении

счетчиков

регистрируемое

флюорес ­

центное и рассеянное из­

лучения

выходят

практи­

чески из одного и того

ж е

объема

исследуемой

сре­

ды.

М е ж д у

счетчиками

д л я

уменьшения

доли

флюоресцентного

излуче­

ния, попадающего на вто­

рой

счетчик,

может

быть

помещен

поглощающий

фильтр,

а

перед

прием­

ным

окном

пропорцио­

нального

счетчика — диф ­

ференциальные

фильтры

Росса.

Т а к а я

конструк­

ция

датчика

позволит

наиболее

легко

реализо ­

вать

способ

стандарта -

фона

с

использованием

преимущественно

некоге­

рентно рассеянного у-из­

лучения.

Пример

реализации

этого

способа

д л я анали ­

за медных

руд

приведен

на рис. 64. Такой

способ

анализа

позволяет

зна­

чительно

уменьшить

вли­

Рис. 64.

Относительная

величина

яние

расстояния

м е ж д у

датчиком и

средой,

а

так­

плотности

потока излучения в за­

висимости

от

величины

зазора

ж е

влияния

ж е л е з а

в

между зондом

и пробои

(а), от

халькозин

-

халькопири -

концентрации меди (б) в халько-

товых

медных

рудах.

зииовых

(сплошная линия)

и халь-

Аналитический

г р а ф и к

копиритовых

(пунктир)

рудах:

/ — рентгеновский

канал:

2 —

v-канал;

получен

линейным,

а

чув­

3 — спектральные отношения.

ствительность

метода

к

с о д е р ж а н и ю

меди

повышена в 1,5—2 р а з а .

10. Использование

рассеянного у-излучения

с некоторой долей

ф л ю о р е с ц е н т н о г о излучения

плотность

потока некогерентно

рассеянного

излучения

резко падает. В этих условиях

применение способа стан­

д а р т а - ф о н а

с использованием

некогерентно

рассеянного

лучение, представленное

рассеянным

излучением

вместе

с некоторой

долей

флюоресцентного

излучения анализи ­

руемого элемента

[206]. Д о б а в л я я к

рассеянному

излу­

чению некоторую

долю

флюоресцентного

излучения,

можно изменить характер зависимости плотности

потока

рассеянного

излучения

от содержания этого элемента .

При этом плотность потока рассеянного

излучения в

меньшей степени зависит

от с о д е р ж а н и я анализируемого

собу

стандарта - фона

д л я

сред сложного вещественного

состава. Д о б а в л е н и е

к когерентно рассеянному излуче­

нию

некоторой доли

(kNt)

флюоресцентного излучения

герентно рассеянного

излучения уменьшается,

а д о л я

некогерентно

рассеянного излучения

возрастает,

можно

ожидать, что) используя в качестве стандарта - фона

сум­

марное излучение

(N™ + N*

+kNi),

влияние состава

на­

полнителя

можно

т а к ж е уменьшить.

Р е з у л ь т а т ы расче­

тов, приведенных

в

работе

[206],

подтверждают

эти

выводы.

Оценим

более

детально

возможности рассматривае ­

мого способа

стандарта - фона д л я уменьшения

влияния

изменения воздушного з а з о р а между датчиком

и

по­

верхностью

исследуемой среды. К а к

известно, в

способе

стандарта - фона с использованием относительно

жестко ­

го первичного

излучения устранение

влияния этого

фак -

но

из-за различия в степени

возрастания

плотностей

потока

флюоресцентного

и

рассеянного

излучений.

В

этой

области

плотность

потока

первого

излучения

растет

быстрее.

Н у ж н ы й

х а р а к т е р

зависимости д л я

менения геометрии измерений, например

за

счет

выбо ­

ра

формы

коллиматора

детектора.

В

частности,

прида ­

в а я

к о л л и м а т о р у форму

усеченного

конуса,

обращенно ­

го вершиной к окну счетчика, удается в большей

мере

изменить

х а р а к т е р зависимости

д л я

флюоресцентного

излучения. Поэтому эта зависимость становится

близ­

кой

к

зависимости д л я рассеянного

излучения, что

при­

водит, к некоторому увеличению области плато

в

сто­

рону

меньших значений

воздушного

з а з о р а

п.

Увели ­

чить плато в сторону больших

значений

з а з о р а

м о ж н о

на

основе

использования

двойных

зондов

(либо

зондов

бранных по

плотности потока

как

флюоресцентного, т а к

и рассеянного излучений. Если к

мягкому рассеянному

излучению*

представленному

в

основном

когерентно

рассеянным

излучением, добавляется некоторая

д о л я

флюоресцентного излучения

анализируемого

элемента,

то, к а к у к а з ы в а л о с ь ранее, влияние последнего на

плот­

случае

вместо серии

кривых,

и з о б р а ж е н н ы х

на рис. 65, б,

будет одна кривая зависимости плотности

потока

Ns

от

величины з а з о р а

h д л я различных концентраций

двуоки ­

си титана в среде.

11.

С п о с о б двойного

стандарта - фона

П р и

анализе

сред сложного

вещественного

состава

часто возникает

необходимость

определения

с о д е р ж а н и я

анализируемого

элемента

не

во

всей

сложной

среде,

а

только

в какой-либо ее фазе . Однозначное

определение

анализируемого

элемента

связано с устранением

влия ­

ния на

результаты

а н а л и з а

некоторой

м е ш а ю щ е й

ком­

может быть

различным . М е ш а ю щ а я

компонента м о ж е т

быть либо

перемешана

с исследуемой

фазой (как в слу­

чае пульп

и

различных

суспензий),

либо представлена

Д л я

флюоресцентного

и

рассеянного

излучений

на­

блюдается противоположный х а р а к т е р

зависимости

их

плотности

потока от с о д е р ж а н и я

мешающег о

компонен­

та. Д л я

флюоресцентного

излучения

с

увеличением

со­

д е р ж а н и я

мешающег о

компонента

плотность

потока

падает, а

д л я

рассеянного

излучения

растет.

В

этих

условиях для способа стан­

дарта - фона, когда аналити ­

ческим параметро м с л у ж и т

отношение

NiJNs,

влияние

мешающе й компоненты уве­

личивается .

Устранить

влияние

ме­

шающег о компонента и, та­

ким

образом,

однозначно

^

определить

содержани е

ана -

'

лизнруемого

элемента

в

ин­

Рис. 6G. Слоистое (а) и равно

тересующей нас ф а з е слож ­

ной

среды

можно

на

основе

мерное (б)

распределение

ме

тающей

компоненты в анали­

использования

так

называе ­

зируемой среде.

мого

способа

двойного

стан­

дарта - фона ,

предложенного

Г. А. Пшеничным, В. А. Мейером, К. С.

Катериновым и

А. П. Р о з у в а н о в ы м [205, 208].

Сущность

этого

способа

заключается в следующем . К а к

известно,

весовое

содер­

ж а н и е

анализируемого

элемента

в

какой - либо

ф а з е

вого

с о д е р ж а н и я

этого элемента

в

сложной среде

в

це­

лом

на

весовое

с о д е р ж а н и е

исследуемой ф а з ы

в

этой

ж е

сложной

среде. Обозначим

м е ш а ю щ и й

компонент

индексом

М,

наполнитель исследуемой

ф а з ы —

индексом

Я

и

анализируемый

э л е м е н т — и н д е к с о м А.

Тогда

со­

д е р ж а н и е анализируемого элемента

в

исследуемой

ф а з е

сложно й

среды

Ср-А

с»+А = %

QM+H+A

1 -

С „

( 3 . 1 7 )

"Н+А

где С^+Н+А—весовое

с о д е р ж а н и е

анализируемого

эле ­

мента в сложной среде; СЯ+А

— с о д е р ж а н и е

исследуе­

мой ф а з ы в сложной

среде;

СМ

— содержани е

мешаю ­

щего компонента в сложной среде. П о способу

двойного

стандарта - фон а

с о д е р ж а н и я

С^+Н+А

и Сн+л

определя -

WW

(3-18)

(3.19)

где m = Ni/Nl*K — отношение

плотностей

потока

харак ­

теристического

и преимущественно

некогерентно

рассе­

янного у-излучений д л я

анализируемой

пробы;

н° — т о

ж е отношение

д л я пробы,

не с о д е р ж а щ е й

анализируемо ­

го элемента; ц8

= N's:+A/N^+Н+А

— о т н о ш е н и е

плотностей

потока рассеянного у-излучения

д л я эталона

исследуе­

мой ф а з ы

и д л я анализируемой

пробы; r\°s

— т о

ж е

д л я

пустой пробы.

Д л я

однозначного

определения

С ^ + л

величина л/мн-и-М не

д о л ж н а

зависеть

от

содержания

анализируемого

элемента

С д

(т . е . д о л ж н а

определяться

только изменением относительных

содержаний

компо­

нентов . /И

и Н).

Это

достигается,

в частности,

з а

счет

ведено

в п. 7 и 8 настоящей

главы .

Н а

основании формул

(3.17) — (3.19) содержание

СН+А = Mtt-T)?) f

( 3 щ

где, по определению, ЦІ |с = 0 = 11°

И Т1і |с Я+А

= о = Т)°» а

коэффициенты К\ и Кі находятся

с помощью

соответст-

графиков коэффициенты К\ и К2 постоянны и

в ы р а ж е н и е

(3.21) принимает вид

снА+А = к

(3.21)

где К—масштаб

записи содержаний

С"+А.

Р а с с м а т р и в а е м ы й способ анализа

по

своей

сущности

•близок

к

так

называемому

способу

нормированных

спектральных отношений [204]. В этом

способе

спект­

ральное

отношение плотностей

потока

флюоресцентного

и рассеянного

излучений,

используемое

в качестве ана­

литического

параметра,

нормируется

к

величине

этого

нон

оболочки

и многократного упругого рассеяния на

я д р а х атомов.

Вероятность

первого

процессса

пропор­

циональна Z,

а вероятность

второго

процесса

Z 2 .

При взаимодействии р-излучения со средой—сложного

вещественного

состава,

к а к и в случае у-излучения, мож ­

но

воспользоваться

эффективным

атомным

номером

ловного

элемента, создающего при взаимодействии та ­

кой

ж е

эффект, как и среда сложного

вещественного

состава.

Эффективный атомный номер д л я

р-излучения

в первом

приближении

равен

2 э ф ~ 2 9 А ,

(3.22)

где

Z i и

ЦІ — порядковый

номер и

с о д е р ж а н и е

/-элемен­

та

смеси.

р-излучения

Плотность

потока

обратно

рассеянного

от

насыщенного по мощности

слоя

среды

связано

с

ее

Z3 $

Л Г р - а д . ф +

Я

А

(3.23)

где

К\ и Къ.— постоянные

коэффициенты,

связанные

с

энергией

р-излучения и геометрическими

условиями

измерений.

Найденные

по

величине потока

обратно

рассеянного

р-излучения эффективные атомные номера

сред

могут

быть использованы д л я коррекции

результатов

а н а л и з а

на

влияние вещественного

состава

анализируемых

сред.

П о п р а в к а может быть введена либо

на

и з м е р я е м ы е

ве­

личины

плотности

потока

характеристического

рентге­

связи),

либо

на конечный

результат

анализа — найден­

ные с о д е р ж а н и я анализируемого элемента .

Одним из примеров успешного использования

р-изме-

реннй д л я коррекции

результатов

рентгенорадиометриче-

ского анализа

может

служить

методика определения

ж е л е з а

и

других черных

металлов

на

установке

типа

«Феррит»,

разработанной

в В И М С е

[209]. Т а к

к а к на­

личие

примесных т я ж е л ы х

элементов

приводит

к

зани ­

завышению данных

Р — р-метода, поправка

на

колеба ­

ние вещественного состава руд

о с у щ е с т в л я е т с я .

путем

нахождения среднего

арифметического значения

содер­

ж а н и й анализируемого элемента,

найденных

по

д а н н ы м