Якісний РМА

При проведенні якісного аналізу користуються такими критеріями:

– основними елементами називають такі, що присутні у зразку в кількості не менше 10 ваг.%;

– малі добавки відповідають концентрації 0,5÷10 ваг.%;

– у тому випадку, якщо концентрація менша 0,5 ваг.%, говорять про сліди елемента.

Якісний МРА можна здійснити як на основі спектрометра із дисперсією за енергією, так і за дисперсією за довжиною хвилі (кристал-дифрактометр), який більш ефективний порівняно з першим типом спектрометра (більш детально див. розділ 2). Його недолік полягає в першу чергу в тому, що ефективність Si(Li) - детектора постійна лише в діапазоні енергій 3–10 кеВ, в той час як при низьких енергіях (<3 кеВ) лінії рентгенівських серій різних елементів не розрізняються. При високих енергіях (>3 кеВ) відбувається розширення ліній, яке можна назвати приладовим, оскільки воно спричиняється Si(Li) – детектором. Якщо воно менше 150 еВ (звичайна розрізнювальна здатність спектрометра), то це не вплине на точність МРА. Обмеження у розрізнювальній здатності спектрометра із дисперсією за енергією обумовлює ще одну проблему, пов’язану із перекриттям піків. Інколи перекриття настільки суттєве, що призводить до неправильної ідентифікації піків і неможливості їх розрізнення, навіть у випадку, коли відомо, що обидва піки присутні. Ця проблема особливо проявляє себе гостро при ідентифікації малих добавок. Одним із методів боротьби із перекриттям піків є проведення калібрування спектрометра не за лінією Cu_Кα (енергія > 10 кеВ), а шляхом використання низько- та високоенергетичних К- ліній чистих Mg і Zn. На рисунку 7.3 наведені приклади РМА кристалічної структури на основі Ti, Ni та К.

При якісному аналізі за допомогою кристал-дифракційних спектрометрів ідентифікація елементів у невідомому зразку здійснюється шляхом визначення кутів, при яких виконується рівняння Бреггів. Методика РМА за допомогою кристал-дифракційного спектрометра абсолютно відмінна від РМА за допомогою спектрометра із дисперсією за енергією. Це пов’язано з наступними особливостями РМА. По-перше, розрізнювальна здатність цього методу значно краща (< 10 еВ), ніж у спектрометра із дисперсією за енергією (150 еВ). Це обумовлює збільшення відношення пік/фон у 10 разів, що призводить до реєстрування значно більшої кількості піків.

По-друге, повний набір ліній даного елемента поєднує в собі не тільки всю серію рентгенівських ліній, а й відбиття більш високих порядків, пов’язаних із основною лінією. З цієї причини для фіксації ліній із порядком відбиття n = 3, 4, 5, 6,… використовується другий кристал. Але цей підхід не вирішує проблеми, коли

Рисунок 7.3 – Результати РМА кристалічної структури порошків на основі Ti та K (а) і Ti, К та Ni (б)

лінія в n-му порядку відбиття збігається з лінією, наприклад, у першому порядку відбиття. Прикладом такого збігу можуть бути лінії К_α сірки (λ = 0,5372 нм при n = 1) та К_α міді (λ = 3∙0,1789 нм = 0,5367 нм при n = 3). Оскільки кристал-дифракційний спектрометр не розрізняє ці лінії, то для їх коректної ідентифікації необхідно вести додатковий енергетичний аналіз, оскільки енергії рентгенівських фотонів, які відповідають зазначеним довжинам хвиль, істотно відрізняються.

На закінчення цього пункту підкреслимо, що, незважаючи на складність аналізу кристал-дифракційним спектрометром порівняно із аналізом спектрометром із дисперсією за енергією, він має низку переваг перед останнім. Це, перш за все, висока розрізнювальна здатність, краще відношення пік/фон, можливість аналізувати елементи із 4 ≤ Z≤11 тощо.