Введение
При проведении
количественного анализа обычно
измеряется интенсивность линий в
исследуемом образце
и
интенсивность той же линии 
в
эталонном образце (как правило, чистом
элементе), так как абсолютное измерение
интенсивности в электронных единицах
достаточно сложно. Если концентрация
искомого элемента в эталоне
,
то можно оценить концентрацию
в
изучаемом образце по формуле:
Отношение интенсивностей должно быть определено достаточно точно, иначе любой способ расчета концентраций определяемых элементов будет приводить к большим погрешностям. С этой целью измерение интенсивности характеристического излучения изучаемого образца и эталона проводится в одинаковых условиях. При этих экспериментах ток пучка микрозонда, значение ускоряющего напряжения и другие параметры эксперимента, обусловленные конструкцией используемого прибора, сохраняются.
В процессе определения площади пиков возникают две основные проблемы:
- Обычный спектр содержит характеристические пики, расположенные на слабо изменяющемся фоне. Вклад фона необходимо аккуратно вычесть из спектра (рисунок 46).
- Разрешение по энергиям детектора накладывает ограничения на предел разрешения пика. Наложение пиков требует проведения процедуры разделения (деконволюции) .
Интенсивность линий характеристического излучения элемента в сплаве пропорциональна количеству атомов этого элемента в объеме сплава, облучаемого электронами, и атомному номеру элементов. Количество атомов элемента в объеме сплава, облучаемого электронами, пропорционально объему образца, в котором возбуждается рентгеновское излучение, плотности сплава, массовой доле элемента в сплаве и обратно пропорционально атомной массе элемента.
Рисунок 46 – Учет фона
Отношение интенсивностей не точно равно отношению концентраций исследуемого элемента в образце и эталоне в силу следующих причин:
- различие в поглощении электронов материалом сплава и чистым компонентом (эффект атомного номера – фактор Z),
- различие в поглощении возбужденного излучения элемента в сплаве и чистом компоненте (эффект поглощения – фактор A),
- флуоресцентное возбуждение характеристическим излучением других элементов сплава и тормозным рентгеновским излучением (фактор F).
В общем случае выражение для определения концентрации с учетом поправок может быть записано следующим образом
Этот метод обычно называется методом трех поправок .
Моделирование и вычитание фона. Обычная интерполяция фона под пиками не подходит для точного вычисления концентрации, так как фон нелинейный. Поэтому применяется математическая фильтрация с помощью фильтра нулевой площади «топ–хэт» (рисунок 47). Она заключается в подавлении высокочастотной шумовой составляющей и медленно меняющегося фона и одновременного повышения контраста характеристических пиков. Для получения фильтрованного спектра значений функций фильтра вычисляется для каждого канала спектра. Следует учесть, что хотя фильтрация приводит к сильному искажению формы пика, это не сказывается на результатах, поскольку профили подвергаются аналогичной фильтрации перед подгонкой их по методу наименьших квадратов.
Рисунок 47 – Математическое моделирование фона
Деконволюция пиков. Энергетическое разрешение ЭДС–спектрометров накладывает ограничения на разделение пиков. Часто «хвост» одного пика накладывается на соседний с ним пик (рисунок 48). Иногда встречается и наложения пиков линий разных серий. При наложении пиков все еще остается возможность выделения площади каждого пика в том случае, если формы соответствующих пиков точно известны. Как правило, с помощью метода наименьших квадратов и производится разделение ( подгонка эталонных пиков к пикам профиля).
После того, как фильтрации подвергнуты эталонные профили и исследуемый спектр, эталонные профили подгоняются к спектру образца с помощью метода наименьших квадратов.
