Работа посвящена разработке математической модели процесса формирования сигнала вторичной флуоресценции. В статье рассмотрены составляющие модели и показаны возможности ее использования на этапе разработки методики проведения количественного рентгенофлуоресцентного анализа.
Рентгенофлуоресцентный анализ состава вещества (РФА) является распространенным методом, позволяющим определять широкий спектр химических элементов. Настоящая работа посвящена разработке математической модели процесса формирования сигнала вторичной флуоресценции в РФА.
В работе показана возможность определения стехиометрического состава твердых растворов (1-x)BiFeO3–xPbFe1/2Nb1/2O3 методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре РФС-001 с полным внешним отражением рентгеновского излучения (TXRF). Исследовался элементный состав 15 образцов керамики с изменением стехиометрического коэффициента x в диапазоне значений от 0,25 до 0,95. Исследуемая проба представляла из себя мелкодисперсный порошок массой порядка нескольких мг. Описаны ключевые этапы синтеза твердых растворов (1-x)BiFeO3–xPbFe1/2Nb1/2O3. Перечислены основные характеристики TXRF спектрометра РФС-001. Описана подготовка проб к анализу и методика определения стехиометрического коэффициента x на TXRF- спектрометре. Приводится формула расчета стехиометрического коэффициента x по экспериментальным данным значений интенсивностей L-серий рентгеновской флуоресценции висмута и свинца. Проведено сопоставление экспериментально полученных методом рентгенофлуоресцентного анализа коэффициентов х с их значениями, закладываемыми при синтезе твердых растворов. Показано, что метод рентгенофлуоресцентного анализа на TXRF-спектрометре позволяет с высокой точностью контролировать элементный состав, определяющий уникальные электрофизические, магнитные и магнитодиэлектрические свойства высокотемпературных мультиферроиков. Данная методика позволяет уйти от сложной пробоподготовки, необходимой при традиционном рентгеновском флуоресцентном анализе, что уменьшает время анализа и удешевляет процесс контроля качества синтезируемых материалов.
В статье раскрыты возможности рентгенофлуоресцентного метода как инструмента оценки соотношения валентных форм железа в стандартных образцах состава почв, изверженных и осадочных горных пород с целью их характеризации. Способ основан на зависимости отношения интенсивностей линий FeKβ5 и FeKβ1,3 рентгеновского эмиссионного спектра от валентного состояния железа. Исследование выполнено на волнодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре. В качестве градуировочных образцов использовали 44 стандартных образца состава изверженных и осадочных горных пород производства России и Монголии, в которых содержание общего и двухвалентного железа (представленного в виде оксида FeO) аттестовано, при этом доля двухвалентного железа от общего составляла от 2 до 92 %. 14 стандартных образцов с неизвестным содержанием FeO были проанализированы методом рентгенофлуоресцентного анализа. Полученные данные показали удовлетворительную согласованность с результатами анализа контрольной методикой бихроматометрического титрования (НСАМ № 50-Х). Кроме того, были проанализированы 6 стандартных образцов с ориентировочными значениями массовой доли FeO. Полученные рентгенофлуоресцентным методом результаты показали удовлетворительную согласованность с ориентировочными данными. Для 20 стандартных образцов с массовой долей FeO от 0.23 до 8.8 % стандартное отклонение при определении рентгенофлуоресцентным методом составило 0.30 %. Полученные впервые сведения о массовой доле FeO в стандартных образцах состава почв, изверженных и осадочных горных пород могут быть использованы в аналитической практике и полезны для исследователей геологического профиля.
В представленной статье предлагается подход к разработке методики рентгенофлуоресцентного анализа объекта с применением кристалл-дифракционных спектрометров до проведения экспериментальных работ. Если методика рентгенофлуоресцентного анализа предназначена для замены существующей, то для анализируемого объекта по архивным данным аналитической лаборатории (или массива выбранных градуировочных образцов) рассчитывают статистические характеристики материала, для которого разрабатывают методику рентгенофлуоресцентного анализа: средние содержания определяемых элементов, дисперсия и диапазон содержаний элементов, а также требования к точности определения элементов и некоторые другие. В случае создания новой методики достаточным являются технические условия на продукт, по которым эти характеристики могут быть оценены. Для применяемого спектрометра должны быть измерены и рассчитаны аналитические характеристики во всем рабочем диапазоне измеряемых аналитических линий: основная аппаратурная погрешность, чувствительность, спектральное разрешение, контрастность. На основе этих данных оценивают метрологические характеристики методики определения элементов: предел обнаружения, дифференциальную чувствительность, инструментальную воспроизводимость измерения содержаний при выбранном времени экспозиции. На этом этапе может быть решен вопрос о необходимости разбавления проб тяжелым или легким разбавителем для получения удовлетворительной дифференциальной чувствительности. Для определяемых элементов определяют режимы регистрации аналитического сигнала: аналитические линии, кристаллы-анализаторы, режимы работы рентгеновской трубки, оценивают вероятность наложения спектральных линий, проводят выбор точек измерения фона. Проводят расчет теоретических и моделирование экспериментальных интенсивностей для выбранных градуировочных и проверочных образцов и расчет теоретических коэффициентов влияния. По статистическим характеристикам материала и теоретическим коэффициентам влияния оценивают ожидаемую погрешность анализа и определяют необходимость учета в уравнениях связи влияющих элементов для получения требуемой точности определения элементов. По смоделированным экспериментальным интенсивностям аналитических линий элементов проводят выбор регрессионных или теоретических уравнения связи, обеспечивающих требуемую точность определения элементов. Такой подход позволяет априорно оценить возможность разработки методики рентгено- флуоресцентного анализа выбранного объекта и значительно сократить время для проведения экспериментальных работ.