Рентгеновская спектроскопия с дисперсией по длине волны - Wavelength-dispersive X-ray spectroscopy

Эта страница была удалена из индексов поисковых систем.

Рентгеновская спектроскопия с дисперсией по длине волны
АкронимWDXS
WDS
КлассификацияСпектроскопия
АналитыЭлементы в твердых телах, жидкостях, порошках и тонких пленках
ПроизводителиАнтон Паар, Bruker AXS, Гекус, Малверн Паналитикал, Корпорация Ригаку, Xenocs
Другие техники
СвязанныйЭнергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

Рентгеновская спектроскопия с дисперсией по длине волны (WDXS или WDS) - это метод неразрушающего анализа, используемый для получения элементарной информации о ряде материалов путем измерения характеристических рентгеновских лучей в небольшом диапазоне длин волн. Техника генерирует спектр в котором пики соответствуют определенным рентгеновским линиям, и элементы могут быть легко идентифицированы. WDS в основном используется в химическом анализе, с дисперсией по длине волны. Рентгеновская флуоресценция (WDXRF) спектрометрия , электронные микрозонды, растровые электронные микроскопы, а также высокоточные эксперименты для проверки физики атома и плазмы.

Теория

Рентгеновская спектроскопия с дисперсией по длине волны основана на известных принципах того, как образцом генерируются характеристические рентгеновские лучи и как измеряются рентгеновские лучи.

Рентгеновское излучение

Электронный пучок взаимодействует с образцом, рентгеновские лучи являются одним из возможных продуктов

Рентгеновские лучи образуются, когда пучок электронов достаточно высокой энергии вытесняет электрон из внутреннего пространства. орбитальный внутри атома или иона, создавая пустоту. Эта пустота заполняется, когда электрон с более высокой орбитали высвобождает энергию и падает вниз, чтобы заменить вытесненный электрон. Разница в энергии между двумя орбиталями характерна для электронная конфигурация атома или иона и может использоваться для идентификации атома или иона.[1]

Самые легкие элементы, водород, гелий , литий, Бериллий до атомного номера 5, не имеют электронов на внешних орбиталях, чтобы заменить электрон, смещенный электронным пучком, и поэтому не могут быть обнаружены с помощью этого метода.[2]

Рентгеновское измерение

Согласно с Закон Брэгга, когда рентгеновский луч с длиной волны «λ» попадает на поверхность кристалла под углом «» и в кристалле есть плоскости атомной решетки на расстоянии «d» друг от друга, тогда конструктивное вмешательство приведет к появлению пучка дифрагированных рентгеновских лучей, который будет выходить из кристалла под углом «», если

nλ = 2d sinΘ, где n - целое число.[1]

Это означает, что кристалл с известным размером решетки будет отклонять пучок рентгеновских лучей от определенного типа образца под заранее определенным углом. Рентгеновский луч можно измерить, поместив детектор (обычно сцинтилляционный счетчик или пропорциональный счетчик ) на пути отклоненного луча, и, поскольку каждый элемент имеет отличительную длину волны рентгеновского излучения, несколько элементов можно определить с помощью нескольких кристаллов и нескольких детекторов.[1]

Для повышения точности рентгеновские лучи обычно коллимированный параллельными медными лезвиями, называемыми Коллиматор Зёллера. Монокристалл, образец и детектор устанавливаются точно на гониометр при расстоянии между образцом и кристаллом, равным расстоянию между кристаллом и детектором. Обычно он работает в вакууме, чтобы уменьшить поглощение мягкого излучения (фотонов низкой энергии) воздухом и, таким образом, повысить чувствительность обнаружения и количественной оценки легких элементов (между бор и кислород ). Метод генерирует спектр с пиками, соответствующими рентгеновским линиям. Его сравнивают с эталонными спектрами для определения элементного состава образца.[3]

По мере того, как атомный номер элемента увеличивается, появляется больше возможных электронов на разных уровнях энергии, которые могут быть выброшены, что приводит к рентгеновским лучам с разными длинами волн. Это создает спектры с несколькими линиями, по одной для каждого уровня энергии. Самый большой пик в спектре обозначен буквой Kα, следующий Kβ, и так далее.

Приложения

Приложения включают анализ катализаторов, цемента, продуктов питания, металлов, горнодобывающих и минеральных материалов, нефти, пластмасс, полупроводников и древесины.[4]

ограничения

  • Анализ обычно ограничивается очень небольшой областью образца, хотя современное автоматизированное оборудование часто использует сеточные шаблоны для более крупных областей анализа.[4]
  • Техника не может различить изотопы элементов, поскольку электронная конфигурация изотопов элемента идентичны.[2]
  • Он не может измерить валентное состояние элемента, например Fe2+ против Fe3+.[2]
  • В некоторых элементах Kα линия может перекрывать Kβ другого элемента и, следовательно, если присутствует первый элемент, второй элемент не может быть надежно обнаружен (например, V Kα перекрывает Ti Kβ)[2]

использованная литература

  1. ^ а б c "BraggsLaw". Геохимические приборы и анализ. 10 ноября 2016 г.. Получено 14 сентября 2020.
  2. ^ а б c d «Спектроскопия с дисперсией по длине волны (WDS)». Геохимические приборы и анализ. 10 ноября 2016.
  3. ^ "Введение в энергодисперсионный и дисперсионный по длине волны рентгеновский микроанализ". Wiley Analytical Science. 14 сентября 2020 г.. Получено 14 сентября 2020.
  4. ^ а б «EDXRF - XRF - Элементный анализ». Applied Rigaku Technologies Inc.. Получено 14 сентября 2020.

Смотрите также