Инструментальная коррекция матричных эффектов при использовании рентгеноспектрального метода для количественного анализа химического состава и идентификации компонентов вещества

• Автор: Китов, Борис Иванович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 342 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. КОРРЕКЦИЯ МАТРИЧНЫХ ЭФФЕКТОВ

1.1. Физическая модель процесса возбуждения рентгеновской флуоресценции

1.2. Фундаментальные параметры физической модели

1.3. Инструментальные параметры физической модели

1.3.1. Спектральные характеристики рентгеновской трубки. Монохроматический эквивалент спектра.

1.3.2. Геометрические параметры рентгенооптической схемы

1.4. Математический учет взаимных влияний элементов

1.4.1. Статистические уравнения

1.4.2. Теоретические уравнения связи

1.5. Инструментальные факторы при количественном РФА
1.5.1. Тенденции в развитии рентгенооптической схемы и источников возбуждения
1.5.2. Инструментальная коррекция матричных эффектов при РФА
1.6. Инструментальная коррекция матричных эффектов при идентифика
ции вещества рентгеноспектральным методом
1.7. Выводы и постановка задачи
Глава 2. СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИНС ГРУ М Е ИГА Л Ь И ЬГ X П А РА М ЕТРО В 7
2.1. Расчет геометрических параметров рентг енооптической схемы
2.1.1. Математическая модель процесса возбуждения флуоресценции мри расходящемся потоке первичного рентгеновского излучения
2.1.2. Эффективные углы падения излучения от кольцевого источника
2.1.3. Эффективные углы падения излучения от точечного источника, расположенного над центром пробы
2.1.4. Эффективные углы падения излучения от протяженного источника
2.1.5. Согласие расчетного и экспериментального эффективною
2.1.6. Эффективные углы падения первичного излучения серийных рентгеновских спектрометров
2.2. Расчет спектральных характеристик рентгеновской трубки
2.2.1. Согласование теоретического и экспериментального спектров рентгеновской трубки с массивным анодом
2.2.2. Способ введения монохроматического аналога спектра рентге
новской трубки с массивным анодом
2.2.3. Усредненные эквивалентные характеристики тормозного излучения
2.2.4. Эквивалентные характеристики смешанного излучения
2.2.5. Способ введения монохроматического приближения с помощью полуэмпирических моделей
2.2.6. Спектр импульсной рентгеновской трубки с анодом простре.тьноготига
2.3. Учет неоднозначности инструментальных параметров е помощью рсгуляризирующей процедуры
2.3.1. Вычислительные особенности СФП
2.3.2. Корректность задачи . Существование решения .
2.3.3. Единственность решения
2.3.4. Гиперповерхность интенсивностей
2.3.5. Сходимость решения. Минимизирующая последовательность
2.3.6. Коррекция измеренной интенсивности с помощью
ре гул я риз и рую щей процедуры
2.4. Выводы
Глава 3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ КОРРЕКЦИЯ МАТРИЧНЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ КОЛИЧЕСТВЕННОМ РФА
3 Компенсационный эффект
3.1.1. Правильность математической модели процесса избирательного возбуждения спектра флуоресценции
3.1.2. Суммарный вклад избирательных эффектов в интенсивность рентгеновской флуоресценции
3.1.3. Взаимная компенсация избирательных эффектов
3.1.4. Устойчивость условий компенсации к изменению химического состава
3.2. Фактор микрогеометрии поверхности излучателя
3.2.1. Математическая модель процесса возбуждения флуоресценции
в образцах с шероховатой поверхностью
3.2.2. Влияния микрогеометрии поверхности излучателя на интенсивность аналитической линии
. Спектральные условия для возбуждения каскадных переходов в атоме
3.3.1. Возбуждение флуоресценции СсС линии излучением собственной Ксерией самовозбуждение
3.3.2 Возбуждение 1.0 2линии вследствие каскадных
переходов в атоме
3.4. Влияние условий возбуждения на воспроизводимость определения высоких содержаний элементов
3.4. Оптимизация для случая монохроматичного источника
излучения
3.4.2 Оптимизация для случая полихроматичного источника
излучения
3.5. Выводы
Глава 4. КОРРЕКЦИЯ МАТРИЧНЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ
ИДЕНТИФИКАЦИИ ВЕЩЕСТВА
4.1.1 араметрь оптимизации
4.2. Рентгеноабсорбционный метод
4.2.1. Контрастность при отсутствии засветки детектора
4.2.2. Контрастность при частичной засветке детектора
4.3. Рассеяние от облучаемой поверхности
4.4. Малоугловое рассеяние
4.4.1. Рентгенооптическая схема спектрометра с непрозрачным экраном
4.4.2. Рентгенооптическая схема спектрометра с полупрозрачным экраном
4.5. Математическая модель спектрометра малоуглового рассеяния
4.6. Сепаратор алмазосодержащих материалов, использующий рентгеновский спектрометр малоуглового рассеяния
4.7 Выводы
Заключение
Список литературы


Позже была предложена модель для расчета спектральной интенсивности тормозного излучения в длинноволновой области, которая уточняется в учетом многократного рассеяния электронов в мишени. Альтернативный путь был предложен В. И.Лебедем и В. П.Афониным , определявших распределение спектральной интенсивности по энергиям и глубинам полубесконечной мишени методом МонтеКарло. Выполненные этим методом расчеты для тормозного и характеристического излучений удовлетворительно согласовались с экспериментальным спектром. Мтл7,ГЛ Л 7. ЯрВесВе 1. Я
фактор обратного рассеяния электронов . В Еу начальная энергия электронов кэВ. Интенсивность характеристической линии выводится исходя из закона торможения электронов Беге и зависимости сечения ионизации атома от энергии электрона и, согласно . Iс КТ ро мс т р. Ьм константа, определяемая энергетическим состоянием возбужденного атома п количество электронов в том электронном слое атома средняя энергия электрона, и ЕЕр перенапряжение. Измерение спектральной функции рентгеновской трубки на кристал. При эксперименте на спектрометре с энергетической дисперсией к этой причине добавляется и низкая разрешающая способность полупроводникового детектора. Поэтому часто предпочтение отдается чисто теоретическому расчету спектра , или же, в лучшем случае, экстраполяции уже имеющихся экспериментальных спектров на новые условия возбуждения с помощью эмпирических формул. Так, в работе формула Крамерса корректируется множителем . Уи ,Гс эмпирическим показателем степени щ а Р. Тертиан и Н. Бролл более радикально модифицируют формулу Крамерса и изменяют на экспоненциальный и вид поправки на поглощение
. МТМ , ,2 ехр0МА,хехрМвеРве1ве
Согласие с экспериментальным спектром здесь достигается подбором параметров п, ср . В работе А. Л.Финкельштейна и Т. О.Павловой корректируется и формула для интенсивности характеристического излучения множителем 1ДД, где А поправка на флуоресценцию, возбужденную тормозным излучением анода. Детальное рассмотрение геометрии анодных узлов конкретных рентгеновских трубок внесло новые уточнения в спектр. Гак, Л. Ф.Парадиной для трубок с кольцевым анодом БХВ7 и БХВ9 методом МонтеКарло была рассчитана величина приращения интенсивности характеристического спектра трубки за счет дополнительного возбуждения его тормозным излучением, распространяющимся от противоположной стенки зеркала анода. Эта флуоресцентная составляющая характеристического излучения сильно зависела от геометрии узла и изменялась ог 7 до . Важными в РФЛ при описании спектра первичного излучения являются, по существу, всего два обстоятельства установление истинного соотношения между тормозной и характеристической компонентами смешанного излучения и уточнение процессов, приводящих к образованию мягкой компоненты тормозного излучения. В период становления теории РФЛ изза нехватки ресурсов ЭВМ возникло целое направление по реализации теоретических расчетов интенсивности спектра флуоресценции за счет упрощения математической модели путем введения моиохроматичного приближения для описания спектра первичного рентгеновского излучения. Казалось, наиболее простым приемом по введению монохроматического приближения является применение к интегралу по длинам волн в 1. Эффективная длина волны Хэфф при фиксированных инструментальных параметрах является функцией только . Эта зависимость оказывается сильной и использование некоторого среднего значения эффективной длины волны , вносит существенную погрешность в зависимость интенсивности флуоресценции от химического состава. Вслед за введением моиохроматичного приближения пришлось вводить поправки на зависимость эффективной длины волны от химического состава. Но, в то же время, формальный подбор длины волны в монохроматической модели 0, позволял получить достаточно высокую точность аппроксимации зависимости относительных интенсивностей флуоресценции от химического состава. Это противоречие вызвало в журнале ii дискуссию между Р. Тертианом и Д. Стефе неоном , в которой последний воспринял отказ от Х.