Спектрометр с дисперсией по длинам волн

Рентгеновская флуоресценция (РФ) — это инструментальный аналитический метод для элементного анализа твердых и жидких проб с минимальной пробоподготовкой. Пробу облучают рентгеновским излучением. Атомы в пробе возбуждаются и испускают характеристическое рентгеновское излучение. Энергия (или длина волны) этого характеристического излучения различна для каждого элемента. Это дает основу для качественного анализа. Число фотонов характеристического рентгеновского излучения элемента пропорционально его концентрации, что обеспечивает возможность количественного анализа. В принципе, могут быть определены все элементы от бора до урана. Определение следов элементов (млп ), а также концентраций примесных и основных элементов (%) может быть выполнено из одной пробы. В зависимости от того, как измеряют характеристики рентгеновского излучения, различают рентгенофлуоресцентную спектрометрию с волновой дисперсией (РФСВД) и с энергетической дисперсией (РФСЭД). [c.57]

СПЕКТРОМЕТР С ДИСПЕРСИЕЙ ПО ДЛИНАМ ВОЛН (КРИСТАЛЛ-ДИФРАКЦИОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР) [c.190]

Из-за требования, согласно которому в системе с дисперсией по длинам волн источник рентгеновского излучения должен находиться точно на круге фокусировки Роуланда, сканирование по большой площади может приводить к падению интенсивности излучения на краях области сканирования. Это явление проявляется заметнее с повышением разрешения кристалл-дифракционного спектрометра. Одним из способов контроля, насколько серьезно падение интенсивности рентгеновского излучения, является получение изображений в рентгеновских лучах образца из чистого элемента для различных размеров растра. Это может быть выполнено в каждом спектрометре для каждого кристалла. К счастью, такие связанные с фокусировкой трудности отсутствуют в системе с дисперсией по энергии, которая позволяет рассматривать большую площадь образца даже при коллимации (рис. 5.41, гл. 5). [c.300]

Очень часто для характеристики карбонильного соединения полезно использовать ультрафиолетовую (УФ) спектрометрию. Информация, полученная из УФ-спектров, оказывается полезной при изучении дисперсии оптического вращения, при выборе длин волн для фотохимических превращений карбонильного соединения и для установления структурных деталей а,р-непредельных карбонильных соединений (правило Вудворда — Физера). Особенно полезны УФ-спектры в тех случаях, когда карбонильная группа сопряжена с двойной связью или с ароматическим кольцом. Обсуждение этих вопросов можно найти в гл. 8. [c.203]

Спектрометры с волновой дисперсией могут быть сканирующими (СРС) и многоканальными (MP ). Приборы первого типа имеют один настраиваемый кристалл-монохроматор, поэтому можно последовательно выделять из спектра излучение с любой длиной волны в заранее выбранном спектральном интервале. Многоканальные спектрометры имеют несколько спектрометрических каналов, каждый из которых состоит из собственных монохроматора, детектора и комплекса регистрирующей аппаратуры для измерения интенсивностей линий каждый канал в MP настроен на определенную аналитическую линию. [c.12]

Дифракционные решетки применяют в оптических спектрометрах чаще, чем призмы. Это обусловлено рядом причин 1) угловая дисперсия и спектральная полоса пропускания решетки почти постоянны во всей интересующей области длин волн 2) решетки гораздо дешевле призм, и поэтому для охвата требуемого спектрального диапазона можно использовать несколько решеток 3) интенсивность света, рассеиваемого решеткой, может быть сделана малой, хотя призмы в этом отношении обычно лучше 4) решетки могут быть использованы в более широком спектральном диапазоне, чем призмы, что связано с поглощением материалом призм света определенных длин волн 5) решетки потенциально обладают гораздо большей дисперсией, чем призмы. [c.213]

В настоящее время инфракрасные спектрометры, вполне пригодные для исследований в области органической химии, выпускаются промышленностью. В большинстве этих приборов для дисперсии света используются призмы, хотя недавно появился ряд работ, в которых рекомендуется применять дифракционные решетки [29а, 32, 58, 60, 66а, 90, 92, 94, 122]. Дифракционные решетки, хотя они и значительно дешевле призм, не так удобны для записи спектров в широком диапазоне длин волн из-за необходимости устранения перекрывающихся порядков, однако введение / -центров из галогенидов щелочных металлов [55, 58], а также различных [29а, 90] фильтров позволяет надеяться на прогресс в этой области. [c.159]

Более совершенная оптическая техника позволяет исследовать дисперсию в очень узких участках длин волн (ср. разд. 10.5—10.10). Для нескольких случаев была разработана методика высокого разрешения в инфракрасной области [17] и описаны измерения дисперсии на отдельных вращательных линиях [27]. Вакуумный спектрометр-спектрограф, пригодный для прецизионных измерений, схематически изображен на фиг. 10.8. [c.215]

Принцип полихроматора (разд. 3.10.6 в [1]) широко применяют в спектрометрии для разложения света в спектр. В этом случае свет каждой измеряемой спектральной линии с помощью отдельной выходной щели попадает на отдельный фотоумножитель. Часто используют разложение света с помощью дифракционной вогнутой решетки в установке Пашена — Рунге (разд. 3.10.3 в [1]). Иногда применяют вогнутое зеркало в сочетании с отражательной плоской решеткой в установке Эберта, что в противоположность предыдущей схеме позволяет получать стигматическое изображение линий (разд. 3.9.4 в [1]). Реже разложение света производят призмой, которая обеспечивает более высокую дисперсию и разрешение в области коротких длин волн. Наиболее чувствительные линии неметаллических элементов, которые, как известно, находятся в области ва- [c.208]

Фирмами, изготавливающими приборы, разработаны различные типы многоканальных спектрометров. Основные характеристики новых моделей приведены в табл. 6.1. Данные таблицы показывают, что дисперсия этих приборов достаточно высока. Величина обратной дисперсии в спектре первого порядка обычно заключена между 4 и 7 А/мм, а в одном случае даже превышает эти значения. Очевидно также, что можно использовать спектр второго порядка, где дисперсия практически удваивается, хотя в соответствии с уравнением дифракционной решетки верхний предел области длин волн уменьшается вдвое по сравнению со спектром первого порядка (разд. 3.8.4 в [1]). Нижний предел спектральной области зависит [c.212]

Спектрометр оснащен дифракционной решеткой (Эшелле полихроматор со скрещенной дисперсией) для УФ (167—375 нм) и видимой (375—782 нм) областей спектра. Разрешение оптической системы спектрометра очень высокое — 0,007 нм при длине волны 200 нм. Детектор на основе фотодиодной матрицы (более 6000 ячеек на кремниевой подложке). Конструкция датчиков позволяет одновременно измерять параметры более чем 5000 спектральных линий, включая измерение фона [1]. [c.227]

Приборы РФС состоят из рентгеновского источника, держателя пробы и спектрометра. Первичное рентгеновское излучение от источника используют для возбуждения атомов в пробе. Спектрометр измеряет длину волны (или энергию) и интенсивность (флуоресцентного) излучения, испускаемого пробой. Поскольку устройство спектрометров с волновой и энергетической дисперсией совершешю различно, они будут рассмотрены по отдельности. Наиболее широко используемым источником первичного рентгеновского излучения в РФС являются рентгеновские трубки. В приборах с энергетической дисперсией можно использовать радиоизотопные источники. [c.68]

В качестве диспергирующих средств используют призмы или дифракционные решетки (58]. Тенденция использования приборов с дифракционными решетками особенно заметна в инфракрасной спектроскопии, что объясняется достигаемыми при этом высокой разрешающей способностью и малой спектральной шириной щели в длинноволновой области. Призменные инфракрасные спектрометры конструируют чаще всего по схеме Литтрова [551 (гл. 5.2.1.3). Ввиду значительной зависимости угловой дисперсии от длины волны область наиболее выгодного использования призм расположена вблизи начинающегося поглощения излучения материалом призмы (табл. 5.19). В современных призменных спектрометрах это достигается автоматической заменой призм. [c.236]

Спектры регистрируют с помощью спектрографов и спектрометров (квантометров). Имеется много типов этих приборов, различающихся светосилой, дисперсией, разрешающей способностью, рабочей областью спектра. Большая светосила необходима для регистрации слабых излучений, большая дисперсия-для разделения спектральных линий с близкими длинами волн при анализе в-в с многолинейчатыми спектрами, а также для повышения чувствительности анализа. В качестве устройств, диспергирующих свет, используют дифракц. решетки (плоские, вогнутые, нарезные, голографич., профилированные), имеющие от неск. сотен до неск. тысяч штрихов на миллиметр, значительно реже-кварцевые или стеклянные призмы. [c.393]

В первой книге монографии известных американских специалистов изложены стандартные методы растровой электронной микроскопии и некоторые аспекты рентгеновского микроанализа. Рассмотрены особенности электронной оитики приборов, взаимодействие электронов с твердым телом, теория формирования изображения в растровом микроскопе, а также разрешение, информативность режимов вторичных и отраженных электронов, рентгеновская спектрометрия с дисперсией по энергии и длине волны и качественный рентгеновский микроанализ. [c.4]

РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОМЕТРЫ С ДИСПЕРСИЕИ ПО ДЛИНАМ ВОЛН И ПО ЭНЕРГИИ [c.190]

До 1968 г., когда в микроанализаторах впервые были применены полупроводниковые детекторы, рентгеносиектральиые измерения проводились лишь с помощью спектрометра с дисперсией по длинам волн, основные элементы которого приведены иа рис. 5.1. Небольшая часть реитгеиовского излучения, генерируемого образцом, выходит из электронно-оптической камеры, падает на поверхность кристалла-анализатора, дифрагирует в соответствии с законом Брэгга [c.190]

Предыдущий пункт приводит прямо к обсуждению минимально возможного размера зонда для рентгеновского анализа. Для каждого типа источника и напряжения, как детально показано в гл. 2 (рис. 2.16), для любого заданного размера зонда существует максимальное значение тока. Для обычных источников из вольфрама ток зонда изменяется пропорционально диаметру луча в степени 8/3 И имеет при 20 кВ типичные значения Ю А для зонда диаметром 20 нм (200 А), 10 А — для 100 нм (1000 А) и 10 А —для 1000 нм (10000 А). В спектрометре с дисперсией по энергии три помощи детектора диаметром 4 мм, находящегося на расстоянии 1 см от образца из чистого никеля, можно получить скорость счета около 10 имп./с для угла выхода 35° при диаметре зонда 20 нм (10 А) и 100%-ной квантовой эффективности. Как следует из рис. 5.33, скорость счета 10 имп./с является слишком высокой для реализации максимального энергетического разрешения, так что оператор должен либо отодвинуть детектор, уменьшить постоянную времени спектрометра с дисперсией по энергии, либо уменьшить ток зонда, перейдя к пятну меньшего размера. С другой стороны, соответствующая скорость счета для спектрометра с дисперсией по длинам волн составляла бы около 100 имп./с, что слишком мало для практического использования. Для массивных образцов (толщиной более нескольких микрометров) пространственное разрешение при химическом анализе не улучшается при использовании зондов с диаметром значительно меньше 1 mikm, поскольку объем области генерации рентгеновского излучения определяется рассеянием и глубиной проникновения электронов луча, а не размером зонда. Это демонстрируется на рис. 5.54, где показана серия расчетов рассеяния электронов и распределения генерации рентгеновского излучения, выполненных по методу Монте-Карло для зонда диаметром 0,2 мкм и гипотетического включения ТаС размером 1 мкм в матрицу пз Ni — Сг. Легко видеть, что траектории электронов и, следовательно, область генерации рентгеновского излучения, особенно при высоком напряжении, заметно превышают 1 мкм или 5- кратный диаметр зонда. Предельное значение диаметра зонда при исследовании таких образцов ниже нескольких сотен нанометров, поэтому полный анализ можно выполнить при форсированпи тока зонда до 10 нА и использова- [c.262]

С практической точки зрения одним из основных достоинств спектрометра с дисперсией по энергии является скорость, с которой можно набирать и интерпретировать данные. Непрерывный набор е широком диапазоне энергий является основным преимуществом при проведении качественного анализа, которое компенсирует некоторые вышеуказанные недостатки. Кристалл-дифракционный спектрометр при механическом сканировании находится на каждой регистрируемой длине волны лишь в течение короткого промежутка времени от полного сканирования. Следовательно, при наблюдении за одним элементом или даже за частью фона информация обо всех остальных элементах отбрасывается. Так или иначе на измерение каждого отдельного пика приходится только от 1/100 до 1/1000 общего времени сбора данных, если только кристалл-дифракциопный спектрометр специально не запрограммирован на переход в положение пика. В случае спектрометра с дисперсией по энергии при времени счета 100 с и скорости счета 2000 имп./с получаемый спектр содержит 200 000 импульсов. Даже если половина этого количества импульсов принадлежит фону, большинство измеряемых примесей, присутствующих в количестве, больше.м нескольких десятых процента, по всей видимости, будут обнаружены. Более того, при использовании линий-маркеров и других вспомогательных средств для интерпретации можно за несколько минут провести качественный анализ. В случае кристалл-дифракционного спектрометра необходимо использовать несколько кристаллов, охватывающих различные диапазоны длин волн, при этом типичное время набора и пнтерпретаиии данных 10—30 мин. [c.264]

В итоге это сравнение наводит на мысль, что достоинства спектрометров с дисперсией по энергии и кристалл-дифракционных компенсируют слабые стороны каждой из систем. Таким образом, видно, что два типа спектрометров скорее дополняют, а не конкурируют друг с другом. Ясно, что на современной стадии развития рентгеновского микроанализа оптимальной спектрометрической системой для анализа с манспмальными возможностями является комбинация спектрометров с дисперсией по энергии и с дисперсией по длинам волн. В результате революции, происшедшей в развитии лабораторных м,иня-ЭВМ, стали доступными автоматические системы нескольких фирм-изготовителей, которые эффективно сопрягаются с кристалл-дифракционным спектрометром и с полупроводниковым детектором. [c.265]

Следует выбрать самые интенсивные пики в коротковолновой области сканирования кристалла LiF и найти их длины волн. Используя полный справочник рентгеновских лучей, например [113], определить возможные элементы, которые могут дадать рассматриваемые пики в излучении Kai, 2 или Lai, 2-В параллель, используя данные о серии линий, полученные при качественном анализе с помош,ью спектрометра с дисперсией пО энергии, если какой-либо элемент уже предварительно связан с пиком Kai,2(n= ), исследователь должен сразу же отыскать сопутствующий им пик И снова отнощение интенсивностей Ка и должно равняться приблизительно 10 1. Однако из-за изменений в эффективности кристалла и детектора ожидаемое отношение может выполняться не всегда. Например, в спектре d (рис. 6.12) эффективность детектора с коротковолновой стороны Л"-края поглощения аргона приблизительно 2 раза выше. Следовательно, пик L i, интенсивность которого должна составлять примерно 60% от интенсивности La, на самом деле больше. Удвоение эффективности до /(-края поглощения аргона обусловлено тем, что в проточном пропорциональном детекторе рентгеновского излучения этого спектрометра используется газ Р-10 (90% Аг—10% метана). При заданных размерах детектора и давлении газа Р-10 некоторая часть рентгеновского излучения с длиной волны, большей, чем длина волны края поглощения, проходит через газ, не взаимодействуя с ним. Для рентгеновского излучения с длинами волн короче длины волны края поглощения большая часть (приблизительно в 2 раза) будет взаимодействовать с газом и, следовательно, будет обнаружена. Следует также отметить, что разрешения кристалл-ди-фракцнонного спектрометра с некоторыми кристаллами, например LiF и кварцем, дое-таточно, чтобы продемонстрировать по крайней мере некоторое разделение пика Ка на Kai и Ка.2 с отношением интенсивностей Ка. Ка2=2 . Если подобно этому рассматривать пик La, то следует искать полную L-серию. Необходимо отметить, что кроме тех L-линий, которые указаны на рис. 6.1 (т. е. Lai, 2, Lfiu L 2, L 3, L u Lyz, Li, Lv), благодаря прекрасному разрешению и отношению пик/фон можно обнаружить их больше. При идентификации серии линий возможна ситуация, когда из-за ограничений использования кристаллов по длине волны может быть обнаружен только главный пик (например, Gex с LiF, а Ge/ g лежит за пределами диапазона кристалла). С учетом этого факта в спектре, полученном с по- [c.294]

Спектрометрия с дисперсией по длинам волн является достаточно сложной и обладает целым рядом тонкостей, а. Для некоторых элементов основной /(а-пик (л=1) может находиться вне коротковолнового диапазона кристалла (обычно Ь1Р), в то время как могут быть найдены отражения более высоких порядков этого Ка -пика. Пример цирконий /(апри 0,078нм (0,785А). [c.296]

Разрешение определяется способностью спектрометра разделить пики, близкие по энергии или длине волны. Его удобно характеризовать полушириной пика (шириной пика на половине максимальной высоты). Разрешение детектора с дисперсией по энергии обычно ошределяется при энергии, соответствующей Мпд- -пику (5,895 кэВ). Разрешение обычных детекторов такого типа составляет от 140 до 155 эВ. Разрешение же детекторов с дисперсией по длинам волн составляет, однако, 10 эВ при энергии,, соответствующей Мп -пику (при собственной ширине [c.118]

ЛИНИИ ОКОЛО 2 эВ). Следовательно, взаимное влияние пиков является проблемой, редкой для спект рометров с дисперсией пй длинам волн, но довольио часто встречающейся для детектора с дисперсией по энерпии. Следовательно, мы рассмотрим здесь явление наложения пиков при использовании только детектора с диспероией по энергии. Детальное рассмотрение методов коррекции взаимного влияния линий в кристалл-дифракционном спектрометре приводится в [223]. [c.119]

Рентгеновский спектрометр с волновой дисперсией (ВД) [8.3-7 основан на принципе дифракции Брэгга. На рис. 8.3-9 изображен параллельный пучок рентгеновского излучения в длиной волны Л, падающий на кристалл под углом в. Рентгеновская волна упруго рассеивается в первой плоскости кристалла (а). Образующаяся дифракционная волна имеет ту же длину волны и отражается под углом в. То же происходит на второй и последующих плоскостях кристалла. Однако излучение, отраженное от второй плоскости (6), пройдет расстояние на xyz = 2d sin в больше, чем взаимодействующее с первой плоскостью. Таким образом, рентгеновские волны, которые совпадали по фазе перед отражением, могут не совпадать по фазе после отражения и тогда интенсивность дифрагировахпюго пучка будет близка к нулю. Интенсивность дифраги-рова1нюго пучка отличается от нуля только в том случае, если разность хода составляет целое число длин волн (конструктивная интерференция, как пока-за Ю на рис. 8.3-9). Это приводит к условию для дифракции Брэгга [c.72]

Качественный анализ с помощью РФС в принципе очень прост и основан на точном измерении энергии или длины волны наблюдаемых флуоресцентных линий. Так как спектрометры РФСВД работают последовательно, необходимо проводить сканирование 20. Идентификация следов элементов может осложняться наличием отражений более высокого порядка или сателлитных линий основных элементов. В РФС с энергетической дисперсией полный рентгеновский спектр может быть получен одновременно. Идентификация пиков, однако, затруднена из-за более низкого разрешения спектрометра с ЭД. Программное обеспечение для качественного анализа помогает спектроскописту, показьшая маркеры KLM на спектре. Маркеры KLM показывают теоретическое положение К-, L- и М-линий элемента как вертикальные линии. Когда эти линии совпадают с наблюдаемыми максимумами пиков в спектре, элемент идентифицируют положительно (как это принято в атомной эмиссии). [c.83]

Для измерения энергии и интенсивности характеристического рентгеновского излучения используют спектрометры с волновой и энергетической дисперсией (рис. 10-2.9). Энергодисперсионные рентгеновские спектрометры регистрируют одновременно все длины волн в спектре, позволяя проводить определение элементов от Ве до и (при использовании безоконных детекторов). Эти спектрометры состоят из полупроводникового детектора (кремния, легированного литием), преобразующего энергию фотонов в электрические импульсы, напряжение которых пропорционально энергии фотонов. Таким образом происходит дискриминация фотонов по энергиям. Разрешение энергодисперсионных спектрометров составляет около 140 эВ для линий средней энергии [c.333]

Спектрометры с волновой дисперсией состоят из диспергирующего кристалла, который отражает определенную длину волны спектра в соответствии с условием Брэгга. Интенсивность этого излучения далее измеряется при помощи газового ионизационного или сцинтилляциониого детектора. Спектрометры с волновой дисперсией характеризуются гораздо лучшим разрешением ( 5 эВ) и лучшим соотношением сигнал/шум, чем спектрометры с энергетической дисперсией. Однако они позволяют записывать спектр лишь последовательно. Кроме того, для работы во всем спектральном диапазоне требуется несколько кристаллов-анализаторов. На практике аналитические приборы комплектуют одним энергодисперсионным спектрометром и несколькими (от одного до пяти) кристаллическими спектрометрами. [c.334]

Спектр сканируется перемещением маски вдоль горизонтальной плоскости шаговым двигателем, так что каждый участок спектра или беспрепятственно проходит, или блокируется щелью маски (рис. 2.12). Далее, как обычно, излучение собирается на приемнике и сигнал усиливается. В одной из конструкций излучение дедиспергируется (дисперсия вычитается), проходя через монохроматор в обратном направлении, и попадает на детектор, расположенный за входной щелью (рис. 2.11). При отсутствии в кюветном отделении образца, а следовательно, и поглощения в процессе перемещения маски около выходного отверстия сигнал не изменяется. В случае поглощающего образца, когда через прозрачную часть маски проходит участок длин волн, соответствующий полосе поглощения, детектор чувствует изменение в сигнале, а при попадании излучения на непрозрачную часть маски изменения сигнала на детекторе не происходит. Выходящий с детектора сигнал, который соответствует сумме всех длин волн, прошедших через спектрометр, направляется в память ЭВМ, декодируется и выдается в виде графика длина волны — интенсивность (т. е. спектра) [64]. Система называется спектрометром Адамара из-за того, что маска в выходной фокальной плоскости сконструирована в соответствии с матрицей Адамара [77]. Если спектр содержит N [c.36]

Несмотря на ряд преимуществ двухлучевых приборов перед однолучевыми, последние бывают предпочтительнее при проведении таких исследований, как измерения излучательной способности, определения чувствительности приемников, точное измерение интенсивности. Вследствие этого однолучевой серийный спектрометр ИКС-12, выпускавшийся с 1956 г., получил довольно широкое распространение, несмотря на р-яд его недостатков. В 1962 г. прибор подвергся коренной переделке, в результате которой был выпущен совершенно новый прибор — спектрометр ИКС-2Г [33.1 ]. Технические характеристики этого прибора приведены в табл. 33.1. и 33.2. Рабочий диапазон прибора 2— Ъ мк может быть расширен до 0,75—45 мк установкой дополнительных сменных призм из стекла Ф-1 и кристаллов КВг и sJ. В области 2—15 мк используется призма из Na l с репликой дифракционной решетки 200 штрих мм. Для излучения с длиной волны короче 6 мк дисперсия призмы из Na l совершенно недостаточна для того, чтобы получить удовлетворительное разрешение, поэтому в области 2,5—6 мк обычно применяют призму из LiF. Этот кристалл дорог и обладает глубокими полосами поглощения кристаллизационной воды в области 2,7—2,8 мк, поэтому в новом приборе ИКС-21 призма из LiF заменена репликой решетки, работающей в первом порядке вместе с призмой из Na l. Спектры высших порядков устраняются двумя сменными интерференционными фильтрами (пропускание в рабочем диапазоне фильтров — 80—90%). [c.265]

Исследование влияния физических и химических факторов на рентгеновские спектры и определение энергетических уровней в атомах требует применения спектрометров с высокой дисперсией и хорошей разрешающей способностью по энергии. Дисперсия, выраженная в единицах энергии, возрастает с ростом длины волны даже в том случае, если дисперсия, выраженная в единицах длин волн, остается той же самой. Кроме того, ширина уровня, изменяющаяся почти пропорционально квадрату его энергии, уменьшается с ростом длины волны. Поэтому все подобные измерения следует проводить по возможности с мягким рентгеновским излучением. Однако в этой спектральной области преобладают безызлучатель-ные переходы, что сильно затрудняет наблюдения. Кроме того, работа в этой области осложняется вследствие экспериментальных -753 [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология