RU87257U1 - X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER - Google Patents
X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER Download PDFInfo
- Publication number
- RU87257U1 RU87257U1 RU2009114557/22U RU2009114557U RU87257U1 RU 87257 U1 RU87257 U1 RU 87257U1 RU 2009114557/22 U RU2009114557/22 U RU 2009114557/22U RU 2009114557 U RU2009114557 U RU 2009114557U RU 87257 U1 RU87257 U1 RU 87257U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- ray
- fluorescence
- measuring chamber
- detector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
1. Рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор, включающий наружный корпус, источник рентгеновского излучения, блок селективных рентгеновских фильтров, коллиматор, держатель образца, вакуумируемую измерительную камеру с окном для облучения образца, энергодисперсионный детектор флуоресценции, аналого-цифровой преобразователь сигналов детектора в спектр флуоресценции, блок обработки спектра флуоресценции, программно-ориентированный блок управления, отличающийся тем, что он снабжен детектором регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, установленным в вакуумируемой измерительной камере с обеспечением регистрации максимума интенсивности некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, а энергодисперсионный детектор флуоресценции установлен в вакуумируемой измерительной камере в области регистрации минимума углового распределения выхода некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, при этом коллиматор, энергодисперсионный детектор флуоресценции и детектор для регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения установлены с обеспечением пересечения оптических осей в одной точке на облучаемой поверхности образца, а расстояния от облучаемой поверхности образца до окна коллиматора, а также до входных окон упомянутых детекторов выбраны в соответствии с размером окна коллиматора. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник рентгеновского излучения включает рентгеновскую трубку с анодом, содержащим родий Rh, а детектор для регистрации некогерент1. X-ray fluorescence energy dispersive analyzer, including an outer casing, an X-ray source, a selective X-ray filter unit, a collimator, a sample holder, a vacuum measuring chamber with a window for irradiating the sample, an energy-dispersive fluorescence detector, an analog-to-digital converter of the detector signals into the fluorescence spectrum, a processing unit of the fluorescence spectrum, processing unit fluorescence, program-oriented control unit, characterized in that it is equipped with a detection detector incoherently seeded on a sample of primary x-ray radiation installed in a vacuum measuring chamber to ensure registration of the maximum intensity of incoherently scattered primary x-ray radiation on the sample, and an energy-dispersive fluorescence detector is installed in a vacuum measuring chamber in the region of recording the minimum angular distribution of the output of incoherently scattered on the sample primary x-ray radiation this collimator, energy dispersive fluorescence detector and det Ktorov for registration incoherently scattered on a sample of primary X-rays are installed with software intersection of optical axes at a point on the irradiated surface of the sample and the distance from the irradiated surface of the sample to the collimator window and to input windows of said detectors are selected in accordance with the size of the window of the collimator. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the x-ray source includes an x-ray tube with an anode containing rhodium Rh, and a detector for recording incoherent
Description
Полезная модель относится к средствам исследования и анализа материалов методом рентгенофлуоресцентного спектрального анализа с использованием энергодисперсионного спектрометра и может быть применена для элементного анализа вещества.The utility model relates to the means of research and analysis of materials by X-ray fluorescence spectral analysis using an energy dispersive spectrometer and can be used for elemental analysis of a substance.
Известно, что под действием падающего рентгеновского излучения, испытывающего в материале облучаемого образца когерентное и некогерентное рассеяние на электронных оболочках атомов вещества, в нем возбуждается вторичное характеристическое излучение вещества образца (флуоресцентное излучение, флуоресценция), обусловленное селективным фотопоглощением падающего и рассеянного излучения атомами вещества, имеющее линейчатый спектр, образованный сериями флуоресцентных квантов определенной энергии для каждого химического элемента, и изотропное по направлению. Одновременно в материале образца происходит когерентное и некогерентное рассеяние квантов полихроматического первичного спектра рентгеновской трубки, имеющего тормозную природу и характеризующееся анизотропией рассеяния, с выделением преимущественных направлений - углов рассеяния. Такой спектр является фоновым для линейчатого спектра флуоресценции атомов вещества. Интенсивность флуоресценции атомов вещества является мерой массовой доли соответствующего элемента в материале образца, что позволяет провести его количественный анализ, точность которого, особенно в случае многокомпонентных сред и межэлементного взаимодействия, зависит также и от учета вклада анизотропного фонового излучения.It is known that under the influence of incident x-ray radiation, which experiences coherent and incoherent scattering in the material of the irradiated sample in the electron shells of atoms of a substance, secondary characteristic radiation of the sample substance (fluorescence radiation, fluorescence) due to selective photoabsorption of incident and scattered radiation by atoms of the substance is excited, which has a line spectrum formed by a series of fluorescent quanta of a certain energy for each chemical element, and from tropic direction. At the same time, coherent and incoherent scattering of quanta of the polychromatic primary spectrum of an X-ray tube, which is of a bremsstrapping nature and is characterized by scattering anisotropy, occurs in the sample material, with the identification of the preferred directions - scattering angles. Such a spectrum is the background for the line fluorescence spectrum of atoms of a substance. The fluorescence intensity of atoms of a substance is a measure of the mass fraction of the corresponding element in the sample material, which allows quantitative analysis, the accuracy of which, especially in the case of multicomponent media and interelement interaction, also depends on the contribution of anisotropic background radiation.
Рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор регистрирует спектр флуоресценции в форме зависимости полного электрического заряда на чувствительном элементе (полупроводниковый кристалл) от энергии падающего на образец рентгеновского излучения. Использование в анализе сканирования образца потоками рентгеновского излучения различной энергии обеспечивает последовательно возбуждение флуоресценции элементов с различными атомными номерами, однако сопутствующая суперпозиция спектральных линий различных серий соседних элементов в аналитических пиках снижает точность анализа в отношении идентификации состава и определения содержания элементов в пробе. Для учета влияния некогерентно рассеянного излучения (фон) на флуоресценцию сопутствующих элементов, возбуждения близких спектральных линий различных элементов, многократного рассеяния некогерентного рентгеновского излучения в объеме материала, а также влияния учета влияния среды на характеристики аппаратуры и временных факторов стабильности измерений используют такие средства, как математические методы учета наложения близкорасположенных линий, фильтрация вторичного излучения, стабилизация характеристик источника рентгеновского излучения и средств детектирования, подготовка проб и др.An X-ray fluorescence energy dispersive analyzer records the fluorescence spectrum in the form of the dependence of the total electric charge on the sensitive element (semiconductor crystal) on the energy of the x-ray incident on the sample. The use of X-ray fluxes of various energies in the analysis of scanning a sample provides sequential excitation of fluorescence of elements with different atomic numbers, however, the concomitant superposition of the spectral lines of different series of neighboring elements in analytical peaks reduces the accuracy of the analysis with respect to identifying the composition and determining the content of elements in the sample. To take into account the effect of incoherently scattered radiation (background) on the fluorescence of related elements, the excitation of close spectral lines of various elements, multiple scattering of incoherent X-ray radiation in the volume of the material, as well as the influence of taking into account the influence of the medium on the characteristics of the equipment and temporal stability factors of measurements, mathematical tools are used methods for accounting for overlapping nearby lines, filtering secondary radiation, stabilizing the characteristics of the X-ray source of radiation and detection tools, sample preparation, and others.
Известен рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор, включающий источник рентгеновского излучения, держатель образца, детектор энергодисперсионного типа, и программно-управляемый блок регистрации с устройством формирования спектра флуоресценции и решающим устройством обнаружения целевого элемента (свинца) в пробе по пикам аналитических сигналов, соответствующих целевому элементу /JP 2007003331, G01N 23/223/. Использование программной обработки спектра флуоресценции обеспечивает повышение точности анализа за счет учета вклада сопутствующих элементов, однако аналитические расчеты при усложнении методики приводят к увеличению времени анализа для обеспечения требуемого повышения точности измерений (см.также US 6563902, G01N 23/223).A known X-ray fluorescence energy dispersive analyzer, including an X-ray source, a sample holder, an energy dispersive type detector, and a program-controlled recording unit with a fluorescence spectrum forming device and a deciding device for detecting the target element (lead) in the sample by the peaks of analytical signals corresponding to the target element / JP 2007003331 G01N 23/223 /. The use of software processing of the fluorescence spectrum provides an increase in the accuracy of the analysis by taking into account the contribution of the accompanying elements, however, analytical calculations when the technique is complicated lead to an increase in the analysis time to provide the required increase in measurement accuracy (see also US 6563902, G01N 23/223).
Известны промышленно выпускаемые рентгенофлуоресцентные энергодисперсионные анализаторы (спектрометры.)Known industrially produced x-ray fluorescence energy dispersive analyzers (spectrometers.)
Известен рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор EPSILON 5, выпускаемый фирмой PANalitical (проспект фирмы «Аналитические Экс-Рей Системы - АЭРС/AXRS», 2006 г.), предназначенный для измерения концентраций элементов от натрия Na до урана U в пределах от ppm до 100% в пробах различных типов (твердых, порошкообразных, жидких, пленочных) и размеров (до 51,5 мм в диаметре и 33 мм по высоте). Устройство включает источник рентгеновского излучения - рентгеновскую трубку с анодом из гадолиния Gd, снабженную внутренним водяным охлаждением; генератор высокого напряжения с воздушным охлаждением; оптическую схему формирования рентгеновского луча, содержащую первичные фильтры рентгеновского пучка (до 5 фильтров - алюминий, медь, цирконий, молибден), поляризующую оптику с 3D-геометрией, обеспечивающую получение поляризованного рентгеновского излучения, вторичные мишени (до 15); измерительную камеру, в которой размещены держатель образца с устройством вращения, загрузчик образцов (до 133 проб), детектирующая система в виде полупроводникового германиевого Ge или кремниевого Si детектора с охлаждением соответственно жидким азотом или посредством элемента Пельтье, а также блок управления и регистрации на базе персонального компьютера с программным обеспечением, позволяющим проводить количественный анализ с использованием регрессионного анализа или бесстандартный количественный анализ по методу фундаментальных параметров в виде сравнения данных концентраций с расчетными данными для различных материалов (уголь, сталь и др.). Благодаря применению поляризующей оптики, подавляющей некогерентное рассеянное излучение, устройство обеспечивает 10-кратное снижение фона, что повышает чувствительность при анализе тяжелых элементов и приводит к высокому разрешению аналитических линий. Однако конструкция поляризующей оптики чувствительна к тепловым нагрузкам, что влияет на характеристики рентгеновского пучка, падающего на образец, и снижает стабильность условий возбуждения флуоресценции, а используемое программное обеспечение приводит к довольно длительной процедуре анализа.Known X-ray fluorescence energy dispersive analyzer EPSILON 5, manufactured by PANalitical (prospectus of the company "Analytical Ex-Rey System - AERS / AXRS", 2006), designed to measure the concentration of elements from sodium Na to uranium U in the range from ppm to 100% in samples various types (solid, powder, liquid, film) and sizes (up to 51.5 mm in diameter and 33 mm in height). The device includes an x-ray source - an x-ray tube with an anode of gadolinium Gd, equipped with internal water cooling; air-cooled high voltage generator; an optical X-ray formation circuit containing primary X-ray filters (up to 5 filters - aluminum, copper, zirconium, molybdenum), polarizing optics with 3D geometry, providing polarized X-ray radiation, secondary targets (up to 15); a measuring chamber in which a sample holder with a rotation device, a sample uploader (up to 133 samples), a detection system in the form of a semiconductor germanium Ge or silicon Si detector with cooling with liquid nitrogen or through a Peltier element, as well as a control and recording unit based on a personal a computer with software that allows for quantitative analysis using regression analysis or non-standard quantitative analysis according to the fundamental method Parameters as comparison data with the calculated concentration data for different materials (coal, steel and others.). Thanks to the use of polarizing optics that suppress incoherent scattered radiation, the device provides a 10-fold decrease in background, which increases the sensitivity in the analysis of heavy elements and leads to a high resolution of analytical lines. However, the design of polarizing optics is sensitive to thermal loads, which affects the characteristics of the x-ray beam incident on the sample and reduces the stability of the fluorescence excitation conditions, and the software used leads to a rather lengthy analysis procedure.
Известен рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор с полупроводниковым детектором (бескристальный) БРА-18, выпускаемый НПП «Буревестник» (проспект фирмы НПП «Буревестник», Санкт-Петербург), предназначенный для определения содержания химических элементов, включающий размещенные в корпусе источник рентгеновского излучения, оптическую систему формирования рентгеновского луча, блок селективных рентгеновских фильтров, коллиматор, вакуумируемую измерительную камеру с окном для облучения образца, держатель образцов (одновременно загружается 10 образцов), полупроводниковый детектор, в качестве которого используют кремниевые Si-детекторы (Si-pin или Si (Li)) с термоохлаждением на основе эффекта Пельтье, аналого-цифровой преобразователь сигналов детектора в спектр флуоресценции образца, а также блок управления прибором и обработки спектра с программным обеспечением, которое позволяет проводить калибровку прибора и количественный анализ проб, в том числе, безэталонный. Расчет концентраций химических элементов в образце производят по интенсивностям аналитических линий с использованием предварительно построенной градуировки или методом фундаментальных параметров. Однако эффективность регистрации высокоэнергетического излучения такими детекторами недостаточна, т.к. в энергетическом спектре пики, соответствующие когерентно и некогерентно рассеянному характеристическому излучению, формируются с недостаточной статистикой из-за малой толщины кристаллов кремния в таких детекторах (А.А.Веригин и др. В сборнике «XVI Уральская конференция по спектроскопии. Тезисы докладов., 2000, с.104), что в итоге приводит к недостаточной точности измерений, что ухудшает эксплуатационные характеристики прибора.Known X-ray fluorescence energy dispersive analyzer with a semiconductor detector (non-crystal) BRA-18, manufactured by NPP Burevestnik (prospectus of NPP Burevestnik, St. Petersburg), designed to determine the content of chemical elements, including an x-ray source located in the housing, an optical formation system X-ray beam, selective X-ray filter unit, collimator, evacuated measuring chamber with a window for irradiating the sample, sample holder (simultaneous 10 samples are loaded), a semiconductor detector, which uses silicon Si detectors (Si-pin or Si (Li)) with thermal cooling based on the Peltier effect, an analog-to-digital converter of the detector signals into the fluorescence spectrum of the sample, as well as the control unit and spectrum processing with software that allows you to calibrate the instrument and quantitative analysis of samples, including non-standard. The calculation of the concentrations of chemical elements in the sample is carried out according to the intensities of the analytical lines using a pre-built calibration or by the method of fundamental parameters. However, the detection efficiency of high-energy radiation by such detectors is insufficient, since in the energy spectrum, peaks corresponding to coherently and incoherently scattered characteristic radiation are formed with insufficient statistics due to the small thickness of silicon crystals in such detectors (A.A. Verigin et al. In the collection "XVI Ural Conference on Spectroscopy. Abstracts., 2000) , p.104), which ultimately leads to insufficient measurement accuracy, which affects the operational characteristics of the device.
Известный рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор, включающий наружный корпус, источник рентгеновского излучения (ИРИ), набор селективных рентгеновских фильтров, коллиматор, вакуумируемую измерительную камеру с окном для облучения образца, держатель образцов, энергодисперсионный детектор флуоресценции, аналого-цифровой преобразователь сигналов энергодисперсионного детектора флуоресценции в спектр флуоресценции, блок обработки спектра флуоресценции и программно-ориентированный блок управления, выбран в качестве наиболее близкого аналога полезной модели.Known X-ray fluorescence energy dispersive analyzer, including an outer casing, an X-ray source (IRI), a set of selective X-ray filters, a collimator, a vacuum measuring chamber with a window for irradiating a sample, a sample holder, an energy-dispersive fluorescence detector, an analog-to-digital converter for energy-dispersive fluorescence fluorescence detection fluorescence detection signals , a fluorescence spectrum processing unit and a program-oriented control unit selected as n ibolee close analog of the utility model.
Задача полезной модели состоит в улучшении эксплуатационных характеристик за счет повышения чувствительности и точности определения содержания химических элементов в пробе, уменьшения времени анализа и оптимизации оптической схемы устройства.The objective of the utility model is to improve performance by increasing the sensitivity and accuracy of determining the content of chemical elements in the sample, reducing analysis time and optimizing the optical design of the device.
Задача решена тем, что рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор, включающий наружный корпус, источник рентгеновского излучения, оптическую систему формирования рентгеновского луча, набор селективных рентгеновских фильтров, вакуумируемую измерительную камеру с окном для облучения образца, держатель образцов, коллиматор, энергодисперсионный детектор флуоресценции, аналого-цифровой преобразователь сигналов энергодисперсионного детектора в спектр флуоресценции, блок обработки спектра флуоресценции, а также программно-ориентированный блок управления, в соответствии с полезной моделью, снабжен детектором регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, установленным в вакуумируемой измерительной камере с обеспечением регистрации максимума интенсивности некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, энергодисперсионный детектор флуоресценции установлен в вакуумируемой измерительной камере в области регистрации минимума углового распределения выхода некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, при этом коллиматор, энергодисперсионный детектор флуоресценции и детектор для регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения установлены с обеспечением пересечения оптических осей в одной точке на облучаемой поверхности образца, а расстояния от облучаемой поверхности образца до окна коллиматора, а также до входных окон упомянутых детекторов выбраны в соответствии с размером окна коллиматора.The problem is solved in that an X-ray fluorescence energy dispersive analyzer including an outer casing, an X-ray source, an optical X-ray forming system, a set of selective X-ray filters, a vacuum measuring chamber with a window for irradiating a sample, a sample holder, a collimator, an energy dispersive fluorescence detector, an analog-to-digital converter energy dispersion detector signals into the fluorescence spectrum, the processing unit of the fluorescence spectrum, as well as software oriented control unit, in accordance with the utility model, is equipped with a detector for recording incoherently scattered on the sample primary x-ray radiation installed in a vacuum measuring chamber to ensure recording of the maximum intensity of incoherently scattered on the sample x-ray primary radiation, an energy-dispersive fluorescence detector is installed in the evacuated measuring chamber in the recording area the minimum of the angular distribution of the output of incoherently scattered by primary x-ray radiation, with a collimator, an energy dispersive fluorescence detector and a detector for recording incoherently scattered primary x-ray radiation on the sample, ensuring that the optical axes intersect at one point on the irradiated surface of the sample, and the distance from the irradiated surface of the sample to the collimator window, as well as the input windows of said detectors are selected in accordance with the size of the collimator window.
Кроме того, источник рентгеновского излучения включает рентгеновскую трубку с анодом, содержащим родий Rh, а детектор для регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения включает молибденовый Мо фильтр, люминофорный экран и фотоприемник.In addition, the x-ray source includes an x-ray tube with an anode containing rhodium Rh, and the detector for detecting incoherently scattered primary x-ray radiation on the sample includes a molybdenum Mo filter, a phosphor screen and a photodetector.
Кроме того, набор селективных рентгеновских фильтров снабжен автоматизированной системой позиционирования.In addition, a set of selective X-ray filters is equipped with an automated positioning system.
Кроме того, набор селективных рентгеновских фильтров размещен на поворотном диске в ячейках.In addition, a set of selective X-ray filters are placed on the rotary disk in the cells.
Кроме того, набор, селективных рентгеновских фильтров снабжен механизмом блокировки открытия вакуумируемой измерительной камеры в режиме измерения.In addition, a set of selective X-ray filters is equipped with a mechanism for blocking the opening of the evacuated measuring chamber in the measurement mode.
Кроме того, в качестве энергодисперсионного детектора флуоресценции использован энергодисперсионный полупроводниковый детектор с электронной системой усиления и формирования сигналов.In addition, an energy dispersive semiconductor detector with an electronic system for amplifying and generating signals was used as an energy dispersive fluorescence detector.
Кроме того, в вакуумируемой измерительной камере окно для облучения образца размещено на верхней панели камеры.In addition, in the evacuated measuring chamber, a window for irradiating the sample is placed on the upper panel of the chamber.
Кроме того, держатель образца установлен в отъемной крышке с образованием камеры образца, механически и оптически сопряженной с вакуумируемой измерительной камерой.In addition, the sample holder is mounted in a detachable lid to form a sample chamber mechanically and optically coupled to an evacuated measuring chamber.
Кроме того, держатель образца снабжен механизмом вращения.In addition, the sample holder is equipped with a rotation mechanism.
Кроме того, держатель образца выполнен в виде автоматического сменщика образцов.In addition, the sample holder is made in the form of an automatic sample changer.
Кроме того, вакуумируемая измерительная камера соединена с системой подачи гелия Не.In addition, the evacuated measuring chamber is connected to a helium feed system He.
Кроме того, в вакуумируемой измерительной камере выполнено прозрачное герметичное окно для визуального контроля за образцом.In addition, a transparent, sealed window is made in the evacuated measuring chamber for visual inspection of the sample.
Кроме того, вакуумируемая измерительная камера снабжена источником освещения, в частности, светодиодным.In addition, the evacuated measuring chamber is equipped with a lighting source, in particular an LED.
Кроме того, блок обработки спектра включает аналогово-цифровой преобразователь и многоканальный анализатор.In addition, the spectrum processing unit includes an analog-to-digital converter and a multi-channel analyzer.
Кроме того, наружный корпус выполнен со съемной верхней панелью со средствами крепления к ней вакуумируемой измерительной камеры в сборе.In addition, the outer casing is made with a removable upper panel with means for attaching to it an evacuated measuring chamber assembly.
Кроме того, в наружном корпусе размещена система вентиляции.In addition, a ventilation system is located in the outer casing.
Техническим результатом полезной модели является снижение порога соотношения «сигнал-шум» и влияния матричного эффекта за счет учета некогерентно рассеянного в пробе анизотропного рентгеновского излучения, т.к. регистрация и учет некогерентно рассеянного в объеме образца первичного рентгеновского излучения с известным угловым распределением выхода совместно с регистрацией рентгеновской флуоресценции позволяет провести калибровку пиков аналитических сигналов флуоресценции по интенсивности некогерентно рассеянного излучения в характеристической линии анода рентгеновской трубки Rh Кα, пропускаемой Mo-фильтром, при каждой заданной величине рентгеновских квантов, облучающих образец, что позволяет корректно учитывать фон, повысить тем самым точность анализа и сократить время анализа. Обеспечение оптимального стационарного положения источника рентгеновского излучения и обоих детекторов относительно образца улучшает условия возбуждения флуоресценции вследствие уменьшения влияния среды и позволяет минимизировать объем измерительной камеры.The technical result of the utility model is to reduce the threshold signal-to-noise ratio and the influence of the matrix effect by taking into account incoherently scattered anisotropic x-ray radiation in the sample, because registration and accounting of incoherently scattered primary x-ray radiation with a known angular distribution of the output together with registration of x-ray fluorescence allows the calibration of the peaks of the analytical fluorescence signals by the incoherently scattered radiation intensity in the characteristic line of the anode of the x-ray tube Rh Kα transmitted by the Mo filter for each given the value of x-ray quanta irradiating the sample, which allows you to correctly take into account the background, thereby increasing ochnost analysis and reduce the time of analysis. Ensuring the optimal stationary position of the x-ray source and both detectors relative to the sample improves the conditions for excitation of fluorescence due to a decrease in the influence of the medium and minimizes the volume of the measuring chamber.
Сущность полезной модели поясняют фиг.1, на которой представлена схема устройства, фиг.2, на которой представлена упрощенная рентгенооптическая схема устройства, результаты анализа материалов с использованием заявляемого устройства представлены в Таблице 1.The essence of the utility model is illustrated in figure 1, which shows a diagram of the device, figure 2, which presents a simplified x-ray optical diagram of the device, the results of the analysis of materials using the inventive device are presented in Table 1.
Устройство содержит (фиг.1) наружный корпус 1, размещенные в нем вакуумируемую измерительную камеру 2, источник рентгеновского излучения (ИРИ) 3 на основе рентгеновской трубки, сопряженный с рентгеновской трубкой в составе ИРИ 3 набор селективных рентгеновских фильтров 4 и коллиматор рентгеновского излучения 5, обеспечивающий облучение образца, установленного в держателе образца 6, сопряженном над окном для облучения образца 7, выполненным на верхней панели измерительной камеры 2. В измерительной камере 2 установлены энергодисперсионный детектор регистрации флуоресценции 8 и детектор 9 для регистрации некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения. Детекторы 8 и 9 соединены с блоком обработки спектра флуоресценции 10, который включает аналого-цифровые преобразователи и многоканальный анализатор. Держатель образца 6 расположен под отъемной (откидной) крышкой 11, за счет механического сопряжения которой с верхней панелью измерительной камеры 2 образуется камера образца 12, представляющая собой замкнутый объем, в котором можно создать гелиевую среду или вакуум. Нормальное положение крышки 11 - закрытое, она открывается только на время смены образца, причем механизм открывания крышки (на фиг.1 не показан) имеет механическую блокировку, не позволяющую открывать крышку 11 при включенной рентгеновской трубке. Держатель образца 6 снабжен механизмом вращения 13, обеспечивающим проведение информативного анализа образца, а также может быть выполнен известным образом в виде автоматического сменщика образцов (автосамплер). Устройство включает также программно-ориентированный блок управления 14 на базе персонального компьютера, посредством которого через плату коммутации, установленную внутри наружного корпуса 1 (на фиг.1 не показана), производится управление функциональными системами анализатора.The device comprises (Fig. 1) an outer casing 1, an evacuated measuring chamber 2 placed therein, an X-ray source (IRI) 3 based on an X-ray tube, coupled to the X-ray tube as part of the IRI 3, a set of selective X-ray filters 4 and an X-ray collimator 5, providing irradiation of the sample installed in the sample holder 6, conjugated above the window for irradiation of the sample 7, made on the top panel of the measuring chamber 2. In the measuring chamber 2 installed energy dispersive det a fluorescence detection vector 8 and a detector 9 for detecting incoherently scattered primary x-ray radiation. The detectors 8 and 9 are connected to the fluorescence spectrum processing unit 10, which includes analog-to-digital converters and a multi-channel analyzer. The sample holder 6 is located under the detachable (hinged) cover 11, due to mechanical coupling of which with the upper panel of the measuring chamber 2 the sample chamber 12 is formed, which is a closed volume in which a helium medium or vacuum can be created. The normal position of the lid 11 is closed, it opens only at the time of changing the sample, and the lid opening mechanism (not shown in FIG. 1) has a mechanical lock that does not allow opening the lid 11 when the x-ray tube is on. The sample holder 6 is equipped with a rotation mechanism 13, which provides an informative analysis of the sample, and can also be performed in a known manner in the form of an automatic sample changer (autosampler). The device also includes a program-oriented control unit 14 based on a personal computer, through which the functional systems of the analyzer are controlled through a switching board installed inside the outer case 1 (not shown in FIG. 1).
Наружный корпус 1 выполнен в виде каркаса со стенками и съемной верхней панелью, к которой снизу крепится измерительная камера 2 в сборе, что обеспечивает быстрый доступ к системам устройства при необходимости. Дополнительно в корпусе 1 смонтирована система вентиляции (на фиг.1 не показана), обеспечивающая охлаждение ИРИ 3, детекторов 8 и 9, а также элементов электрической схемы, выделяющих тепло при работе устройства.The outer case 1 is made in the form of a frame with walls and a removable upper panel, to which the measuring chamber 2 is assembled at the bottom, which provides quick access to the device systems if necessary. Additionally, a ventilation system (not shown in FIG. 1) is mounted in the housing 1, which provides cooling of the IRI 3, detectors 8 and 9, as well as elements of the electrical circuit that generate heat during operation of the device.
Вакуумируемая измерительная камера 2 имеет небольшой объем (не более 200 см3), окно 7 для облучения образца размещено на ее верхней панели 15, а набор селективных рентгеновских фильтров 4, коллиматор 5, и детекторы 8 и 9 крепятся вакуумно плотно к стенкам камеры 2 и размещены таким образом, чтобы окно коллиматора и входные окна детекторов находились на расстоянии порядка ширины пятна коллимированного рентгеновского излучения (8-10 мм), которая соответствует размеру окна коллиматора, от плоскости облучаемой поверхности образца, что минимизирует влияние среды на результаты исследований.The evacuated measuring chamber 2 has a small volume (not more than 200 cm 3 ), a window 7 for irradiating the sample is placed on its upper panel 15, and a set of selective x-ray filters 4, a collimator 5, and detectors 8 and 9 are vacuum-tightly attached to the walls of chamber 2 and placed so that the collimator window and the input windows of the detectors are at a distance of the order of the spot width of the collimated x-ray radiation (8-10 mm), which corresponds to the size of the collimator window, from the plane of the irradiated surface of the sample, which minimizes iyanie environment on the research results.
Измерительная камера 2 снабжена штуцерами для подключения канала регулируемой подачи гелия Не от внешнего баллона с редуктором и канала системы вакуумирования в зависимости от вида образца (на фиг.1 не показаны). Так, для проведения измерений в условиях разряжения (до 1 мм рт. ст.) камера образца 12 вакуумно-плотно прижата к верхней панели 15 камеры 2 через резиновое уплотнение, откачка воздуха из замкнутого объема, образованного камерой образца 12 и измерительной камерой 2, производится через герметичный штуцер и систему клапанов, предотвращающих скачки давления в камере, а при невозможности откачать воздух из этого объема из-за размера объекта или при анализе жидких образцов (вскипающих при понижении давления) измерительную камеру 2 заполняют инертным газом (гелием) под избыточным давлением 1,1-1 атм на время проведения измерений.The measuring chamber 2 is equipped with fittings for connecting an adjustable helium He channel not from an external cylinder with a reducer and a channel of a vacuum system, depending on the type of sample (not shown in FIG. 1). So, to carry out measurements under vacuum conditions (up to 1 mmHg), the sample chamber 12 is vacuum-tightly pressed to the upper panel 15 of chamber 2 through a rubber seal, air is evacuated from the closed volume formed by the sample chamber 12 and measuring chamber 2 through a sealed fitting and a system of valves that prevent pressure surges in the chamber, and if it is impossible to pump out air from this volume due to the size of the object or when analyzing liquid samples (boiling when pressure decreases), the measuring chamber 2 is filled with inert gas (helium) under 1,1-1 bar overpressure at the time of measurement.
Для визуального контроля за образцом в процессе измерений с использованием, например, ВЭБ-камеры, в измерительной камере 2 может быть выполнено дополнительно прозрачное герметичное окно и установлены источники освещения, в частности, светодиоды, подключенные к внешнему источнику питания через вакуумноплотный разъем (на фиг.1 не показаны).For visual control of the sample during measurements using, for example, a VEB camera, an additional transparent sealed window can be made in the measuring chamber 2 and light sources, in particular, LEDs connected to an external power source via a vacuum tight connector (Fig. 1 are not shown).
Наличие отъемной крышки 11 камеры образца 12 позволяет производить ручную или автоматическую установку образцов в камеру 12 для исследования. При ручной установке и измерении образцов камеру образцов 12 можно перемещать по поверхности верхней панели 15 измерительной камеры 2 для установки заданного участка поверхности образца, укрепленного в держателе 6, в пределах окна для облучения образца 7. В качестве держателя образца 6 могут быть использованы кюветы, закрытые снизу синтетической (например, лавсановой) пленкой, в них удобно размещать порошковые, прессованные, жидкие пробы, объекты произвольной формы, а механизм вращения 13 держателя образца 6 обеспечивает последовательную установку кювет в зону измерений. Автоматическая установка образцов в кюветах в камеру 12 производится с помощью манипулятора с механизмом смены проб (на фиг.1 не показаны), обеспечивающего перемещение их по трем ортогональным осям посредством шаговых двигателей в зону измерений и извлечение из камеры 12.The presence of a detachable cover 11 of the chamber of the sample 12 allows for manual or automatic installation of samples in the chamber 12 for research. For manual installation and measurement of samples, the sample chamber 12 can be moved along the surface of the upper panel 15 of the measuring chamber 2 to install a predetermined portion of the surface of the sample fixed in the holder 6, within the window for irradiating the sample 7. As a holder for the sample 6, closed cuvettes can be used from below with a synthetic (for example, lavsan) film, it is convenient to place powder, pressed, liquid samples, objects of arbitrary shape in them, and the rotation mechanism 13 of the sample holder 6 provides a consistent installation Putting ditches into the measurement zone. Automatic installation of samples in cuvettes in chamber 12 is carried out using a manipulator with a sample changer (not shown in FIG. 1), which enables them to be moved along three orthogonal axes by means of step motors into the measurement zone and removed from chamber 12.
Источник рентгеновского излучения 3 на основе рентгеновской трубки с системой воздушного охлаждения крепится снизу к верхней панели наружного корпуса 1 так, чтобы поток рентгеновского излучения через селективный фильтр из набора селективных рентгеновских фильтров 4 попадал в коллиматор 5 и после него - на изучаемый объект, а тепло, отбираемое от рентгеновской трубки, отводилось за пределы наружного корпуса 1.An x-ray source 3 based on an x-ray tube with an air cooling system is attached from below to the upper panel of the outer casing 1 so that the x-ray flux through the selective filter from the set of selective x-ray filters 4 enters the collimator 5 and after it - onto the studied object, and heat, taken from the x-ray tube was discharged outside the outer casing 1.
Набор селективных рентгеновских фильтров 4 размещен на поворотном диске в ячейках, каждый из фильтров селективно поглощает рентгеновское излучение соответствующего энергетического диапазона, причем один из фильтров является заглушкой и запирает рентгеновский канал при смене проб, а одна ячейка в наборе 4 оставлена пустой для выполнения прямого рентгеновского облучения. Набор селективных рентгеновских фильтров 4 снабжен также механизмом блокировки открытия измерительной камеры 2 на время проведения измерений (на фиг.1, 2 не показан), что обеспечивает безопасность работы анализатора и сохранение характеристик среды в измерительной камере 2. Установка требуемого селективного фильтра в рабочее положение производится шаговым двигателем с помощью автоматизированной системы позиционирования по сигналу контроллера блока управления 14.A set of selective X-ray filters 4 are placed on the rotary disk in the cells, each of the filters selectively absorbs X-ray radiation of the corresponding energy range, one of the filters being a plug and locking the X-ray channel when changing samples, and one cell in the set 4 is left blank for direct X-ray irradiation . The set of selective x-ray filters 4 is also equipped with a locking mechanism for opening the measuring chamber 2 for the duration of the measurements (not shown in FIGS. 1, 2), which ensures the safety of the analyzer and preserving the characteristics of the medium in the measuring chamber 2. The required selective filter is installed in the working position stepper motor using an automated positioning system according to the signal of the controller of the control unit 14.
Энергодисперсионный детектор флуоресценции 8 размещен в области углов, в которой ожидается минимум фона, образованного некогерентно рассеянным на образце первичным рентгеновским излучением, что снижает его влияние на измерение рентгеновской флуоресценции и повышает соотношение «сигнал-шум». Он укреплен в измерительной камере 2 так, как описано выше. В качестве детектора флуоресценции 8 может быть использован, в частности, Si-полупроводниковый дрейфовый детектор с электронной системой усиления и формирования сигналов и с электрохлаждением на основе элементов Пельтье (например, малогабаритные детекторы фирмы «КЕТЕК», имеющие окно из бериллия Be толщиной 12 (8) мкм).The energy dispersive fluorescence detector 8 is located in the angle region, in which a minimum of the background formed by incoherently scattered primary x-ray radiation from the sample is expected, which reduces its effect on the measurement of x-ray fluorescence and increases the signal-to-noise ratio. It is mounted in the measuring chamber 2 as described above. As a fluorescence detector 8, in particular, a Si-semiconductor drift detector with an electronic amplification and signal conditioning system and with electric cooling based on Peltier elements (for example, small-sized detectors from KETEK, having a 12-thick beryllium window Be (8) can be used) ) μm).
Детектор для регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения 9 установлен в измерительной камере 2 в области, обеспечивающей регистрацию максимума анизотропного некогерентно рассеянного рентгеновского излучения, и регистрирует часть тормозного, рассеянного на образце рентгеновского излучения (фоновое излучение) и некогерентно рассеянное на образце первичное рентгеновское излучение в характеристической линии материала анода рентгеновской трубки - линии Rh Кα, которая является наиболее сильной в регистрируемом спектре некогерентно рассеянного рентгеновского излучения и превышает фон в десятки раз. Это позволяет калибровать уровень фона, учитывать его при суперпозиции с аналитическими сигналами флуоресценции и калибровать аналитические линии флуоресценции. Детектор 9 содержит цилиндрический корпус, в котором установлены молибденовый Mo-фильтр, в полосу пропускания которого попадает излучение линии Rh Кα, люминофорный экран, регистрирующий кванты некогерентно рассеянного рентгеновского излучения, и фотоприемник, преобразующий импульсную засветку люминесцентного экрана в электрические импульсы, которые далее поступают в блок обработки спектральной информации 10.A detector for detecting incoherently scattered primary x-ray radiation 9 on the sample is installed in the measuring chamber 2 in a region that provides registration of the maximum of anisotropic incoherently scattered x-ray radiation and detects part of the bremsstrahlung scattered on the sample x-ray radiation (background radiation) and incoherently scattered primary x-ray radiation on the sample in the characteristic line of the material of the anode of the x-ray tube - line Rh Kα, which is the strongest in p the recorded spectrum of incoherently scattered X-ray radiation and exceeds the background by a factor of ten. This allows you to calibrate the background level, take it into account when superposed with analytical fluorescence signals, and calibrate the analytical fluorescence lines. The detector 9 comprises a cylindrical housing in which a molybdenum Mo-filter is installed, in the passband of which the radiation of the Rh Kα line falls, a phosphor screen detecting the quanta of incoherently scattered X-ray radiation, and a photodetector that converts the pulsed illumination of the luminescent screen into electrical pulses, which then enter a unit for processing spectral information 10.
Для повышения надежности и точности измерений необходимо установить коллиматор 5, энергодисперсионный детектор флуоресценции 8 и детектор для регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения 9 таким образом, чтобы обеспечить пересечение оптических осей в одной точке на облучаемой поверхности образца. С учетом того, что расстояния от облучаемой поверхности образца у окна 7 до окна коллиматора 5, а также до входных окон упомянутых детекторов 8 и 9 выбраны в соответствии с размером окна коллиматора 5, возможно фиксировать положение детекторов в измерительной камере 2 на минимальных относительных расстояниях, что дает оптимальную рентгенооптическую схему и миниатюризацию устройства (фиг.2).To increase the reliability and accuracy of measurements, it is necessary to install a collimator 5, an energy dispersive fluorescence detector 8, and a detector for recording primary X-ray radiation incoherently scattered on the sample 9 in such a way as to ensure that the optical axes intersect at one point on the irradiated surface of the sample. Taking into account the fact that the distances from the irradiated surface of the sample at the window 7 to the window of the collimator 5, as well as to the input windows of the detectors 8 and 9 are selected in accordance with the size of the window of the collimator 5, it is possible to fix the position of the detectors in the measuring chamber 2 at minimum relative distances, which gives the optimal x-ray optical scheme and miniaturization of the device (figure 2).
Устройство используют следующим образом. Образец устанавливают в держатель 6 таким образом, чтобы облучаемая поверхность была параллельна плоскости верхней панели 15 измерительной камеры 2 над окном для облучения образца 7, и закрепляют в держателе 6 в строго определенном положении. При этом исключается влияние элементов конструкции на результаты измерений. Для анализа подготовленные пробы (порошковые, прессованные, жидкие, объекты произвольной формы) укладывают в кюветы и при ручной установке обеспечивают попадание на них центра пятна рентгеновского излучения, при этом канал рентгеновского излучения закрыт. Затем камеру образца 12 закрывают и в случае проведения анализа пробы на легкие элементы ее вакуумируют (разрежение порядка 1 мм рт. ст.), а в случае анализа жидких проб и невозможности вакуумирования ее заполняют гелием Не, обдувая им образец. Рентгеновское излучение ИРИ 3 с заданной энергией квантов через выбранный селективный фильтр из набора селективных рентгеновских фильтров 4 направляют на поверхность исследуемого образца для возбуждения флуоресцентного излучения соответствующих химических элементов в материале образца. Регистрацию энергетического спектра флуоресценции и рассеянных квантов флуоресценции производят энергодисперсионным полупроводниковым дрейфовым детектором флуоресценции 8 в виде зависимости принимаемого потока рентгеновского излучения от энергии падающего рентгеновского излучения. Одновременно при тех же физических условиях в измерительной камере 2 детектором регистрации некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения 9 с молибденовым Мо-фильтром регистрируют интенсивность характеристической линии Rh Кa материала анода рентгеновской трубки. По ширине профиля этой линии и известной энергии ее возбуждения определяют энергетическое разрешение детектора 8 и энергию возбуждения регистрируемой линии химического элемента с использованием специализированного оригинального программного обеспечения. С учетом сказанного, рентгенооптическая схема взаимного расположения каналов детекторов 8 и 9 относительно коллиматора 5 и образца (фиг.2) оптимизирована и фиксирована следующим образом: при диаметре падающего коллимированного пучка рентгеновского излучения 8 ммThe device is used as follows. The sample is installed in the holder 6 so that the irradiated surface is parallel to the plane of the upper panel 15 of the measuring chamber 2 above the window for irradiating the sample 7, and is fixed in the holder 6 in a strictly defined position. This eliminates the influence of structural elements on the measurement results. For analysis, prepared samples (powder, pressed, liquid, objects of arbitrary shape) are placed in cuvettes and, when manually installed, ensure that the center of the x-ray spot is hit on them, while the x-ray channel is closed. Then, the chamber of sample 12 is closed and, in the case of analysis of the sample for light elements, it is evacuated (rarefaction of the order of 1 mmHg), and in the case of analysis of liquid samples and the impossibility of evacuation, it is filled with helium He, blowing it around the sample. X-ray radiation of IRI 3 with a given quantum energy through a selected selective filter from a set of selective x-ray filters 4 is sent to the surface of the sample to excite fluorescence radiation of the corresponding chemical elements in the sample material. The energy spectrum of fluorescence and scattered fluorescence quanta is recorded by an energy-dispersive semiconductor drift fluorescence detector 8 in the form of the dependence of the received x-ray flux on the incident x-ray energy. At the same time, under the same physical conditions, the intensity of the characteristic line Rh Кa of the material of the anode of the X-ray tube is recorded in the measuring chamber 2 with an incoherently scattered primary x-ray radiation detector 9 with a molybdenum Mo filter. The width of the profile of this line and the known energy of its excitation determine the energy resolution of the detector 8 and the excitation energy of the detected line of the chemical element using specialized original software. With this in mind, the x-ray optical mutual arrangement of the channels of the detectors 8 and 9 relative to the collimator 5 and the sample (figure 2) is optimized and fixed as follows: with a diameter of the incident collimated x-ray beam of 8 mm
- угол падения коллимированного пучка рентгеновского излучения на плоскость образца (угол между осью коллиматора 5 и плоскостью образца) составляет 45°,- the angle of incidence of the collimated x-ray beam on the plane of the sample (the angle between the axis of the collimator 5 and the plane of the sample) is 45 °,
- угол между осью коллиматора 5 и осью энергодисперсионного детектора флуоресценции 8 составляет 55°,- the angle between the axis of the collimator 5 and the axis of the energy dispersive fluorescence detector 8 is 55 °,
- расстояние между плоскостью окна энергодисперсионного детектора флуоресценции 8 и плоскостью образца составляет 23 мм,- the distance between the plane of the window of the energy dispersive fluorescence detector 8 and the plane of the sample is 23 mm,
- угол отбора излучения флуоресценции составляет 80°,- the angle of selection of fluorescence radiation is 80 °,
- угол между осью коллиматора 5 и осью детектора некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения 9 составляет 103°,- the angle between the axis of the collimator 5 and the axis of the detector incoherently scattered on the sample of primary x-ray radiation 9 is 103 °,
- угол отбора некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения составляет 33°.- the angle of incoherently scattered primary x-ray radiation is 33 °.
Проверка эффективности учета некогерентно рассеянного рентгеновского излучения на результаты измерений производилась путем измерения спектров контрольных образцов (КО) на основе борной кислоты Н3ВО3 (Zэф=7,2) (далее KO1) и окисла кальция CaO (Zэф=16.6) (далее КO2), содержащих мас.%: 1, 3, 5, 10 хрома Cr и моделирующих «легкую» и «тяжелую» матрицы. Измерения проводили при следующих условиях: напряжение на рентгеновской трубке 3 с анодом из родия Rh 40 кВ, анодный ток и фильтр подобраны по требуемой загрузке детектора некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения - 15000 имп/сек, время измерения - 100 с для KO1 и 300 с для КO2, атмосфера в измерительной камере 2 - воздух, энергодисперсионный полупроводниковый дрейфовый детектор флуоресценции 8 установлен в измерительной камере 2 в положение, соответствующее минимуму углового распределения выхода некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения в линиях родия Rh, а детектор регистрации некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения 9 установлен в измерительной камере 2 с обеспечением регистрации максимума интенсивности некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения, для подавления когерентно рассеянного на пробе первичного излучения родия в линии Rh Кα использован селективный фильтр из молибдена Мо, пропускающий некогерентно рассеянное рентгеновское излучение материала анода.The efficiency of accounting for incoherently scattered X-ray radiation on the measurement results was checked by measuring the spectra of control samples (KO) based on boric acid H 3 BO 3 (Z eff = 7.2) (hereinafter KO1) and calcium oxide CaO (Z eff = 16.6) ( further KO2), containing wt.%: 1, 3, 5, 10 chromium Cr and simulating the "light" and "heavy" matrix. The measurements were carried out under the following conditions: voltage on an X-ray tube 3 with an anode from rhodium Rh 40 kV, the anode current and the filter were selected according to the required load of the incoherently scattered primary x-ray detector - 15000 cps, measurement time - 100 s for KO1 and 300 s for KO2, the atmosphere in the measuring chamber 2 is air, the energy dispersive semiconductor drift fluorescence detector 8 is installed in the measuring chamber 2 in the position corresponding to the minimum angular distribution of the output of incoherently scattered primary x-ray radiation in the Rh lines of Rh, and the detection detector of incoherently scattered primary X-ray radiation 9 on the sample is installed in the measuring chamber 2 with the registration of the maximum intensity of incoherently scattered primary x-ray radiation, to suppress the coherently scattered primary sample of rhodium in the Rh Kα line, selective a Mo molybdenum filter that transmits incoherently scattered X-rays from the anode material.
По измеренным спектрам для KO1 и КO2 и данным о пиковых интенсивностях аналитической линии Сr Кa определяли (известным образом) расчетные концентрации хрома Сr в контрольных образцах 1 и 2, имеющих априори одинаковую концентрацию искомого элемента, без учета (С*1, С*2) и с учетом (С**1, С**2) некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения, а также соотношение расчетных концентраций для образцов 1 и 2 (С*1/С*2, С**1/С**2), характеризующее матричный эффект состава вещества в результатах расчетов.From the measured spectra for KO1 and KO2 and data on the peak intensities of the Cr Ka analytical line, the calculated Cr chromium concentrations in control samples 1 and 2, which have a priori the same concentration of the desired element, without (C * 1, C * 2), were determined (in a known manner) and taking into account (C ** 1, C ** 2) the primary X-ray radiation incoherently scattered on the sample, as well as the ratio of the calculated concentrations for samples 1 and 2 (C * 1 / C * 2, C ** 1 / C ** 2 ) characterizing the matrix effect of the composition of the substance in the calculation results.
Учет некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения является эффективным, если он приводит к снижению влияния матричного эффекта, обусловленного составом вещества образца, что выражается в близости расчетных концентраций искомого вещества в пробах. Результаты таких исследований образцов КО 1 и КО 2 и расчет содержания концентрации хрома Сr в пробах КО 1 и КО 2 без учета и с учетом поправки на вклад некогерентно рассеянного первичного рентгеновского излучения представлены в таблице 1.Accounting for incoherently scattered primary x-ray radiation is effective if it leads to a decrease in the influence of the matrix effect due to the composition of the sample substance, which is expressed in the proximity of the calculated concentrations of the desired substance in the samples. The results of such studies of samples KO 1 and KO 2 and the calculation of the concentration of chromium Cr in samples KO 1 and KO 2 without and taking into account the correction for the contribution of incoherently scattered primary x-ray radiation are presented in table 1.
цияconcent
nation
Результаты исследований, проведенных на описанном устройстве, показали, что учет некогерентно рассеянного на образце первичного рентгеновского излучения позволяет с достаточной точностью судить о концентрации искомого вещества в пробе, расчетные содержания искомого элемента в пробах незначительно отличаются от их истинного значения, что говорит о повышении чувствительности и точности анализатора.The results of studies conducted on the described device showed that taking into account primary X-ray radiation incoherently scattered on the sample allows us to accurately determine the concentration of the desired substance in the sample, the calculated contents of the desired element in the samples slightly differ from their true value, which indicates an increase in sensitivity and analyzer accuracy.
Дополнительные исследования показали, что линейность энергетической шкалы в диапазоне энергии 5,4-14,16 кэВ составляет 0,24% при цене деления 0,0078, а погрешность измерения скорости счета составляет 0,8%.Additional studies have shown that the linearity of the energy scale in the energy range of 5.4-14.16 keV is 0.24% at a division price of 0.0078, and the error in measuring the count rate is 0.8%.
Энергетическое разрешение аналитических линий калия К - 111 эВ (K Kα 3,31 кэВ), кальция Са - 131 эВ (Са Кα 3,69 кэВ), марганца Мn - 158 эВ (Мn Кα 5,90 кэВ), никеля Ni - 159 эВ (Ni Lα 7,4 кэВ), молибдена Мо=260 эВ (Mo Кα 17,5 кЭв).The energy resolution of the analytical lines of potassium is K - 111 eV (K Kα 3.31 keV), calcium Ca - 131 eV (Ca Kα 3.69 keV), manganese Mn - 158 eV (Mn Kα 5.90 keV), nickel Ni - 159 eV (Ni Lα 7.4 keV), molybdenum Mo = 260 eV (Mo Kα 17.5 keV).
Статистический предел обнаружения элемента по линии кобальта Со Кα, масс.%, равен 0,00025 за период 100 сек и 0,00007 за период 1000 сек.The statistical detection limit of an element along the cobalt line Co Kα, wt.%, Is 0.00025 for a period of 100 sec and 0.00007 for a period of 1000 sec.
Достигнутые характеристики обеспечивают высокую точность и воспроизводимость измерений, сравнимую с показателями лучших моделей аналогичных устройств (для сравнения: рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный спектрометр Epsilon 5 фирмы PANalytical обеспечивает энергетическое разрешение не более 165 эВ на Кα линии Мn), а также высокую скорость проведения анализа, а фиксированная геометрия рентгенооптической схемы устройства позволяет существенно уменьшить размеры устройства при сохранении качества анализа.The achieved characteristics provide high accuracy and reproducibility of measurements, comparable with the performance of the best models of similar devices (for comparison: the Epsilon 5 X-ray fluorescence energy dispersive spectrometer from PANalytical provides an energy resolution of no more than 165 eV on the Kα Mn line), as well as a high analysis speed and a fixed geometry the x-ray optical scheme of the device can significantly reduce the size of the device while maintaining the quality of the analysis.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114557/22U RU87257U1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009114557/22U RU87257U1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU87257U1 true RU87257U1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009114557/22U RU87257U1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU87257U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109374908A (en) * | 2018-11-23 | 2019-02-22 | 中国科学院上海高等研究院 | A kind of vacuum automatic sample device and vacuum specimen chamber suitable for solution high flux screening |
| RU190316U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-06-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | X-ray tube |
-
2009
- 2009-04-09 RU RU2009114557/22U patent/RU87257U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109374908A (en) * | 2018-11-23 | 2019-02-22 | 中国科学院上海高等研究院 | A kind of vacuum automatic sample device and vacuum specimen chamber suitable for solution high flux screening |
| CN109374908B (en) * | 2018-11-23 | 2024-01-26 | 中国科学院上海高等研究院 | Vacuum automatic sample device and vacuum sample chamber suitable for high-throughput screening of solution |
| RU190316U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-06-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | X-ray tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Németh et al. | Laboratory von Hámos X-ray spectroscopy for routine sample characterization | |
| US3919548A (en) | X-Ray energy spectrometer system | |
| US11112371B2 (en) | X-ray spectrometer | |
| US6798863B2 (en) | Combined x-ray analysis apparatus | |
| US11105756B2 (en) | X-ray diffraction and X-ray spectroscopy method and related apparatus | |
| Szlachetko et al. | Wavelength-dispersive spectrometer for X-ray microfluorescence analysis at the X-ray microscopy beamline ID21 (ESRF) | |
| US7065174B2 (en) | Measurement arrangement for X-ray fluoresence analysis | |
| Dar’in et al. | Scanning X-ray microanalysis of bottom sediments using synchrotron radiation from the BINP VEPP-3 storage ring | |
| JPWO2006049051A1 (en) | X-ray fluorescence analyzer | |
| CA3097473C (en) | X-ray fluorescence analyzer system and a method for performing x-ray fluorescence analysis of an element of interest in slurry | |
| US2635192A (en) | Fluorescent spectral analysis | |
| Nakai et al. | Use of highly energetic (116 keV) synchrotron radiation for X-ray fluorescence analysis of trace rare-earth and heavy elements | |
| Szalóki et al. | A novel confocal XRF-Raman spectrometer and FPM model for analysis of solid objects and liquid substances | |
| RU87257U1 (en) | X-RAY FLUORESCENT ENERGY DISPERSION ANALYZER | |
| CN105115999A (en) | High-sensitivity monochrome stimulation type multi-element X-ray fluorescence spectrophotometer | |
| US6487269B2 (en) | Apparatus for analysing a sample | |
| JP2003098126A (en) | X-ray analyzer for having fluorescence and diffraction for common use | |
| JP2015138027A (en) | Elemental concentration determination method using compton scattering | |
| Brügemann et al. | Detectors for X-ray diffraction and scattering: a user's overview | |
| Streli et al. | A new spectrometer for total reflection X-ray fluorescence analysis of light elements | |
| Hirai et al. | The design and performance of beamline BL16XU at SPring-8 | |
| Török et al. | Comparison of nuclear and X-ray techniques for actinide analysis of environmental hot particles | |
| RU2677486C1 (en) | Universal automated x-ray agent fluorescent analyzer | |
| EP0766083A2 (en) | X-ray fluorescence inspection apparatus and method | |
| Valkovic | X-ray spectroscopy in environmental sciences |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
| PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20151229 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160410 |