Лекция 4. Качественный рентгеновский микроанализ

Содержание


Понятие «качественного» рентгеновского микроанализа

«Качественный» анализ означает идентификацию присутствия неизвестных элементов в данном образце. Данный тип анализа считается первым шагом при проведении микроанализа. Если элементный состав определен неверно, то бессмысленно говорить о точности окончательного количественного анализа. Из двух типов рентгеновских спектрометров, более подходящим для этих целей является ЭДС благодаря своей возможности быстро регистрировать весь спектр. Но сравнительно низкое разрешение по энергии по сравнению с ВДС приводит к артефактам при анализе различных элементов при низких энергиях.

Проведение «качественного анализа» можно рассматривать разделение компонентов по содержанию по следующей схеме: «основные элементы» – содержание более 10% весовых, малые добавки – 0,5–10%, «следы» – менее0,5% весовых.

При проведении «качественного анализа» необходимо знать точные энергии характеристических рентгеновских пиков для каждого элемента. Такая информация содержится в виде таблиц или графиков.

В качестве вспомогательного средства для качественного анализа с использованием ЭДС спектрометра могут использоваться графики, включающие в себя энергии рентгеновских линий, зарегистрированных спектрометром в диапазоне 0,1–20кэВ (рисунок 45). С помощью такого графика удобно определять энергии рентгеновских линий и быстро оценивать возможные эффекты их взаимного влияния. Для правильной идентификации пиков необходимо знать точные (до 10эВ) значения энергий рентгеновских линий.

Для каждого элемента характерна серия рентгеновских линий. Если энергий пучка выше критической энергии возбуждения оболочки (достаточное ускоряющее напряжение), то будут возбуждаться все возможные линии элементов в заданном диапазоне энергий. Отсутствие какой–либо линии должно наводить на мысль о том, что идентификация проведена неверно, и в данном энергетическом диапазоне необходимо искать другие элементы.

Рисунок 45 – Энергии рентгеновских фотонов

Важной информацией при идентификации элементов является ориентировочная высота линий в серии. Так К–серия состоит из двух линий (если пики разрешаются) с соотношением интенсивности 10 к 1. Соотношение по другим линиям представлено в таблице 4.


Особенности проведения качественного рентгеновского микроанализа

а) Для идентификации следует использовать только статистически достоверные пики. Минимальная величина пика должна превышать утроенное значение среднеквадратичного отклонения фон в месте, соответствующем положения фона. Высоту пика можно визуально оценить на экране, измеряя статистический разброс фона на каждой стороне пика. Высота пика должна быть по крайне мере в 3 раза больше его ширины. Если из–за статистических флуктуаций счета трудно решить, имеется пика на фоне или нет, следует накопить более число импульсов в спектр.

Таблица 4 – Соотношение интенсивностей линий в сериях

б) Для исполнения п.а можно использовать бОльшую скорость счета. Но увеличение скорости счета снижает пространственное разрешение либо появление других артефактов. С другой стороны, мертвое время должно быть менее 30%.

в) Спектрометр следует калибровать, чтобы положение пиков находилось в пределах 10эВ от табулированных значений. Из–за дрейфа усилителя калибровка часто смещается.

г) Для обеспечения соответствующего перенапряжения, необходимого для возбуждения рентгеновских линий в диапазоне 1–10кэВ, следует использовать электронный пучок с энергией 15–30кэВ. Разумный компромисс– 20кэВ. При низкой энергии р.и. разделение пиков и предельное разрешение спектрометра будут ограничивать идентификацию элементов только 1 пиком.

д) При идентификации элемента следует отметить все рентгеновские линии в возможных возбуждаемых сериях, особенно линии с низкой интенсивностью, что позволит избежать дальнейшей неправильной идентификации этих слабых линий. Также следует отмечать появляющиеся пики потерь, суммарные пики, «паразитные» и др.

е) Идентификацию, как правило, начинают с высокоэнергетичной части спектра, где линий серий лучше разделяются. Проверяют вначале К – серию, потом L и M.

ж) Перекрытие пиков должно проверяться исследователем в пределах 100эВ от пика, представляющего интерес. Элементы с возможными наложениями приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Возможное перекрытие пиков


Автоматический качественный рентгеновский микроанализ

  • Основные этапы автоматического «качественного анализа»:
  • Удаление фона с помощью его моделирования либо применения фильтрации
  • Поиск пиков, при котором определяются положения пиков и их амплитуды
  • Распознавание пиков путем сопоставления с табличными данными элементов – кандидатов
  • Учет различных артефактов.