SU1485085A1 - Способ рентгеноспектрального микроанализа состава вещества - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматизированным способам анализа вещества, в частности к рентгеноспектральному микроанализу. Цель — повышение производительности при массовом анализе сходных по составу образцов. Операции поиска положений кристаллов-анализаторов, при которых регистрируются максимумы аналитических линий рентгеновского излучения определяемых элементов, не дублируются в каждой исследуемой точке образца, расчеты поправочных коэффициентов производятся только в точке, для которой расчеты произведены. При анализе следующих образцов используется как исходная накопленная информация об определяемых элементах в предыдущем образце.

с

Изобретение относится к автоматизированным способам анализа вещества, в частности к рентгеноспектральному микроанализу, и может быть использовано для массового локального анализа промышленных и природных объектов.

Цель изобретения — повышение производительности рентгеноспектрального микроанализатора при массовом анализе сходных по составу образцов путем уменьшения числа повторных операций.

Способ осуществляют следующим образом.

На координатный столик устанавливают исследуемый образец и образцы сравнения, вводят в ОЗУ ЭВМ исходные данные об определяемых элементах, осуществляют поиск координат точек на образцах сравнения, вводят их в ОЗУ, подводят образец

сравнения, облучают выбранную точку этого образца и регистрируют характеристические рентгеновские излучения определяемых элементов. Предварительно выбранную область образца исследуют на наличие микронеоднородностей либо по составу, либо по качеству поверхности (шероховатости, царапины и т. п.), если обнаруживают микронеоднородности, то корректируют положение столика. В новом положении столика осуществляют поиск положений кристаллов-анализаторов, в которых регистрируются максимумы аналитических линий определяемых элементов. Далее измеряют интенсивность этих линий и фон под ними.

Повторяют описанные операции с исследуемым образцом, пользуясь положениями

кристаллов-анализаторов, найденными на

образце сравнения. Рассчитывают поправоч-

1485085

1485085

ные коэффициенты для искомых содержаний в первой анализируемой точке и рассчитывают содержания определяемых элементов, введя априорные данные о наличии в образце связанного кислорода. Переходят к второй точке исследуемого образца. Если содержания определяемых элементов в ней отличаются от содержаний в предыдущей точке не более, чем на заданную величину, то пользуются определенными ранее значениями поправочных коэффициентов и т. д.

При выявлении химического сдвига линий, теплового дрейфа спектрометров и т. п. настройку спектрометров корректируют, но при этом зонд выставляют в точку, не подвергаемую анализу, чтобы не исказить результаты из-за длительного действия электронного зонда.

По окончании анализа образца всю информацию об определяемых элементах в нем и в образцах сравнения фиксируют во внешнем запоминающем устройстве ЭВМ и используют эту информацию в качестве исходной при анализе следующего сходного по составу образца.

Все операции предлагаемого способа осуществляют с помощью известных технических средств. Для этого необходим электронно-зондовый микроанализатор, имеющий электронно-оптическую колонну для формирования электронного зонда, столик для перемещения образца, спектрометрические каналы с системой регистрации рентгеновского излучения, подсоединенную к прибору мини-ЭВМ, которая управляет работой основных узлов прибора и имеет пульт оператора (устройство ввода данных с клавиатуры), устройство вывода данных на печать, внешнее запоминающее устройство.

Автоматизированный рентгеноспектральный микроанализ исследуемых образцов выполняют с помощью микроанализатора с программным управлением «Зирег гоЬе-733» производства фирмы 1ЕОЬ (Япония), с применением ВЗУ ЭВМ (гибкие магнитные диски), печатающего устройства ЭВМ и пульта оператора, предназначенного для ввода исходной информации об определяемых в образце элементах и используемых образцах сравнения, а также дополнительной информации, управляющей работой прибора.

Пример 1. Подготовленные образцы сравнения и исследуемый образец пироксена устанавливают в держатели образцов прибора. Формируют электронный зонд при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе зонда 20 нА. Выполнение автоматизированного рентгеноспектрального микроанализа пироксена на содержание оксидов кремния, магния, кальция, алюминия, натрия, железа, марганца, калия, фосфора и титана осуществляют по единой программе. После ввода программы с пульта оператора вводят информацию о наличии в пироксене химически связанного кислорода. В соответствии с

этим, содержание кислорода учитывают при расчете поправочных коэффициентов, корректирующих матричные эффекты. Далее с пульта оператора вводят информацию об отсутствии на ВЗУ ЭВМ исходной информации об определяемых в образце элементах и используемых образцах сравнения, так как ранее образцы пироксена не анализируют. Поэтому исходную информацию об определяемых в образце элементах и используемых образцах сравнения ведут с пульта оператора, а именно, для каждого определяемого элемента вводят номер спектрометра, номер кристалла-анализатора, положение спектрометра, величину смещения спектрометра, содержание определяемого элемента в образце сравнения, поправочный коэффициент для образца сравнения, учитывающий матричные эффекты, а также сведения об используемых образцах сравнения (число и координаты). В качестве образцов сравнения для определения содержания оксидов калия используют ортоклаз, алюминия и натрия — альбит, кремния, кальция и магния — диопсид; железа — пироп, марганца — гранат, титана — рутил, фосфора — апатит. Ввод с пульта оператора исходной информации об определяемых элементах и используемых образцах сравнения осуществляют за 20 мин. Далее с пульта оператора вводят информацию о необходимости измерения интенсивности аналитических линий и фона рентгеновского спектра для образцов сравнения. Для регистрации рентгеновского спектра образцов сравнения выполняют операцию последовательного поиска координат всех используемых образцов сравнения, затем для каждого образца сравнения устанавливают координаты, корректируют положение столика образцов для устранения возникших механических смещений столика и выбора оптимальной области образца, находят положения максимумов пиков аналитических линий определяемых элементов, снова корректируют положение столика образцов и измеряют для образца сравнения интенсивности аналитических линий и фона. Последние две операции повторяют 3 раза для усреднения измеренных значений. Результаты измерений для образцов сравнения корректируют на мертвое время регистрирующей системы и выводят на печатающее устройство ЭВМ в виде таблицы.

Операции с исследуемым образцом начинают с введения с пульта оператора информации о необходимости вывода на печатающее устройство ЭВМ только содержаний определяемых элементов. Затем вводят дополнительную информацию о необходимости выполнения поиска положений максимумов пиков аналитических линий определяемых элементов для исследуемого образца, эта операция позволяет учитывать смещение положений максимумов пиков при смене

1485085

анализируемого образца, а также при изменении температуры в помещении, в котором находится прибор. Далее выполняют операцию установки точки исследуемого образца, в которой осуществляется поиск положения максимумов пиков, и операцию поиска положении пиков. Затем устанавливают анализируемую точку под электронный зонд и измеряют в ней интенсивности аналитических линий и фона. Результаты этих измерений также корректируют на мертвое время регистрирующей системы и дрейф тока электронного зонда. Далее выполняют расчет поправочных коэффициентов для исследуемого образца и определяют в нем значения содержаний элементов, фиксируют в оперативной памяти ЭВМ значения не скорректированных на матричные эффекты содержаний определяемых элементов и вводят результаты анализа первой анализируемой точки исследуемого образца на печатающее устройство ЭВМ.

Дальнейший анализ состава образца осуществляют последовательным выполнением рассмотренных операций, начиная с операции.измерения для исследуемого образца интенсивностей аналитических линий и фона, так как измерения для образцов сравнения были уже выполнены. Для остальных анализируемых точек образца используют положения максимумов пиков аналитических линий, определенные ранее. При анализе каждой последующей точки образца, начиная с второй, значения не скорректированных на матричные эффекты содержаний определяемых элементов сравнивают с аналогичными величинами, полученными для предыдущей точки и зафиксированными в оперативной памяти ЭВМ. При этом в точках 2—12, 16—20 расхождения полученных значений не превышают заданную величину абсолютной ошибки (±2%), поэтому расчет поправочных коэффициентов не проводят, а используют их значения от предыдущей проанализированной точки. В точках 13—15 расхождения значений не скорректированных на матричные эффекты содержаний определяемых элементов по сравнению с аналогичными величинами для предыдущей проанализированной точки превышают заданную величину абсолютной ошибки (±2%), и поэтому для них выполняют расчет поправочных коэффициентов, учитывающих матричные эффекты. Таким образом, проанализировано 20 точек образца пироксена.

После окончания анализа образца с пульта оператора вводят информацию об окончании анализа образца и дополнительную информацию о необходимости фиксирования исходной информации об определяемых в пироксене элементах и используемых образцах сравнения на ВЗУ ЭВМ.

Пример 2. Выполняют рентгеноспектральный микроанализ на те же элементы другого образца пироксена. Аппаратурные условия выполнения анализа пироксена соответствуют условиям в примере 1. Последовательность выполнения операций при выполнении анализа по предлагаемому способу соответствует примеру 1 за исключением ввода исходной информации об определяемых элементах и используемых .образцах сравнения. Поскольку информацию об определяемых элементах аналогичного образца ранее зафиксирована на ВЗУ ЭВМ, то с пульта оператора вводят информацию о наличии на ВЗУ ЭВМ сведений об определяемых элементах и используемых образцах сравнения для аналогичного образца. Поэтому указанную информацию вводят с ВЗУ ЭВМ. На выполнение этой операции требуется около 1 мин, в то время как ввод с пульта оператора в примере 1 занимает около 20 мин. Наряду с остальными исходными данными используют введенные έ ВЗУ ЭВМ координаты образцов сравнения, что позволяет исключить операцию поиска координат образцов сравнения и сузить диапазон сканирования спектрометров при поиске положений максимумов пиков аналитических линий для образцов сравнения. Это позволяет затратить меньше времени при измерении интенсивности аналитических линий и фона рентгеновского спектра для образцов сравнения.

Всего по предлагаемому способу в данном примере выполнено за смену (6 ч) 100 анализов пироксена. Для анализируемых точек 1, 48, 91, 92 выполняют расчет поправочных коэффициентов, учитывающих матричные эффекты. Для остальных анализов расчет коэффициентов не проводят, используют их значения от предыдущего анализа. Начиная с четвертой анализируемой точки, необходимость в выводе результатов измерений и промежуточных расчетов отпадает, поэтому с пульта оператора вводят информацию о необходимости вывода на печатающее устройство ЭВМ данных анализа, представляющих собой только значения содержаний определяемых элементов. При этом сокращение вывода количества показателей может осуществляться с любой точки исследуемого образца.

Для получения сравнительных данных проводят рентгеноспектральный микроанализ того же образца пироксена на содержание оксидов кремния, магния, кальция, алюминия, натрия, железа, марганца, калия, фосфора и титана в аналогичных условиях по известноу способу. Вводят программу для анализа образцов оксидов. Исходную информацию вводят с пульта оператора, для каждой анализируемой точки образца выполняют поиск положений максимумов пиков аналитических линий и рассчитывают значения поправочных коэффициентов, при выводе результатов анализа на печатающее уст1485085

7

8

ройство ЭВМ вместе со значениями содержаний определяемых элементов выполняют вывод результатов измерений и промежуточных расчетов. Всего по известному способу за смену (6 ч) выполнено 23 анализа пи- < роксена.

Приведенные примеры показывают, что производительность анализов увеличивается в 2—4 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ рентгеноспектрального микроанализа состава вещества в выбранных точках исследуемого образца, включающий установку на координатном столике образцов срав- ι нения и исследуемого образца, ввод в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) исходных данных об определяемых элементах и образцах сравнения, поиск с помощью оптического микроскопа и ввод в ОЗУ координат точек образцов сравнения, последо- 2 вательную установку этих образцов под электронный зонд путем перемещения координатного столика, облучение электронным зондом образцов сравнения и регистрацию рентгеновскими спектрометрами характерно- 2 тического рентгеновского излучения определяемых элементов, причем предварительно осуществляют поиск положений кристаллованализаторов спектрометров, в которых регистрируются максимумы аналитических линий определяемых элементов, измеренные 2 интенсивности этих линий и фона под ними, поиск и ввод коордиант анализируемых точек исследуемого образца, последовательную установку анализируемых точек образца под электронный зонд, облучение их и регистрацию характеристического рентгеновского из- : лучения определяемых элементов, измерение интенсивностей рентгеновского излучения определяемых элементов и фона, расчет поправочных коэффициентов с учетом матричного эффекта для первой анализируемой точки исследуемого образца, вычисление содержа- ‘ ний определяемых элементов в анализируемых точках исследуемого образца с учетом измеренных интенсивностей аналитических линий определяемых элементов в образцах сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при массовом анализе сходных по составу образцов путем уменьшения числа повторных операций, перед выполнением операции поиска положений кристаллов-анализаторов спектрометров, в которых регистрируются максиθ мумы аналитических линий определяемых элементов для образцов сравнения, исследуют их поверхность на наличие микронеоднородностей с помощью оптического или растрового микроскопа и корректируют поло5 жение столика при обнаружении микронеоднородностей, поиск упомянутых положений кристаллов-анализаторов для исследуемого образца осуществляют, выставляя под электронный зонд точку образца, не подвергаемую анализу, причем осуществляют эту опеθ рацию только при выявлении химического сдвига линии или теплового дрейфа спектрометра, в противном случае используют положения, найденные для образцов сравнения, значения не скорректированных на матричный эффект содержаний определяемых элементов, полученные в каждой последующей после первой точки исследуемого образца, сравнивают с аналогичными значениями в предыдущей точке и, если разность значений сравниваемых содержаний превышает заданную величину, рассчитывают новые значения поправочных коэффициентов, а если нет — используют значения поправочных коэффициентов для предыдущей точки образца, содержаний определяемых элементов рассчитывают с учетом априорной информации о наличии в образце химически связанного кислорода, всю информацию об определяемых элементах в исследуемом образца и образцах сравнения фиксируют по окончании анализа во внешнем запоминающем устройстве ЭВМ и используют при анализе аналогичных образцов в качестве исходных

   данных.