Качественный анализ

Любой метод исследования описывается такими характеристиками, как чувствительность, воспроизводимость, точность, быстрота; локальные методы дополняются также характеристиками локальности и локальной чувствительности.

Чувствительность метода микрорентгеноспектрального анализа – минимально регистрируемая концентрация определённого элемента – зависит от отношения величины сигнала, получаемом на чистом элементе, к фону. Практический предел чувствительности электронного зонда равен 0, 01…0, 50%. Чувствительность микрорентгеноспектрального анализа зависит от многих факторов: величины ускоряющего напряжения, характеристик спектрометров, ширины щели перед счетчиком, диаметра электронного луча.

Интенсивность рассеянных рентгеновских лучей тем выше, чем больше атомный номер рассеивающего элемента. Поэтому фазу с большими атомными номерами входящих в нее элементов можно выявить при малом ее содержании в смеси с фазами, состоящими из легких элементов, которые имеют к тому же низкие коэффициенты поглощения. Наоборот, фазу с малым атомным номером (с низкой рассеивающей способностью) в смеси с сильно поглощающими фазами (состоящими из тяжелых элементов) можно выявить лишь при сравнительно большом содержании. Так, в смеси вольфрама (Z = 74) с медью (Z = 29) линии вольфрама обнаруживаются при его минимальном содержании около 0, 1%, а линии меди – не менее 1%.

Чувствительность метода зависит также от факторов, вызывающих уширение рентгеновских линий. Размытые линии выявить сложнее, чем резкие, поэтому наличие микроискажений или дисперсных кристаллов (менее 0, 1 мкм) снижает чувствительность. Ухудшает чувствительность также крупнозернистость образца, приводящая к точечному строению линий рентгенограммы и, следовательно, к снижению точности промера расстояний между линиями. Вращением образца иногда удается избавиться от пунктирных линий.

Другим критерием является локальная чувствительность, которая определяет количество вещества, выраженное в граммах. По этой характеристике электронный зонд превосходит все другие приборы, так как содержание 0, 01 % в объеме 10 мкм³ соответствует приблизительно 10^-14г.

Качественный анализ о распределении элемента на исследуемой площади достигается при работе прибора в режиме сканирования. При получении изображения в рентгеновских лучах кристалл и счетчик настраиваются на определенный угол отражения характеристического излучения исследуемого элемента. Напряжение строчной и кадровой разверток подается одновременно на отклоняющие электроды микроанализатора и электронно-лучевой телевизионной трубки. Величина интенсивности, регистрируемая счетчиком, модулирует интенсивность электронного луча трубки в соответствии с характером распределения элемента в образце. Получается изображение поверхности в лучах искомого элемента. Переходя на другой угол отражения, последовательно получают распределение всех компонентов пробы. По степени почернения участков изображения можно весьма приблизительно судить о количественном сравнительном содержании элемента в отдельных точках.

Качественный рентгеновский фазовый анализ строится на следующих принципах:

· каждое кристаллическое вещество характеризуется своим, вполне определенным дифракционным спектром;

· смесь веществ дает спектр, являющийся суперпозицией спектров этих индивидуальных веществ.

Измеренные относительные интенсивности линий и определенные по рентгенограмме межплоскостные расстояния называются рентгеновской характеристикой вещества. Самые сильные линии данного вещества называют реперными. Они исчезают на рентгенограмме последними, если содержание данной фазы в образце уменьшается. По реперным линиям обычно и выявляют фазы. Минимальное количество вещества, при котором еще заметны реперные линии, определяет чувствительность фазового анализа.

Если исследуемый объект состоит из нескольких фаз, то каждой фазе будет соответствовать своя собственная дифракционная картина (рис. 17)

Рис. 17

В этом случае дифрактограмма представляет собой наложение дифрактограмм всех имеющихся в исследуемом образце фаз. Интенсивность рефлексов каждой фазы будет зависеть от ее количества в исследуемой смеси. Так, из рис. 17 видно, что наиболее интенсивными являются рефлексы Cu, а самыми слабыми – Cu₂O. Следовательно, в исследуемом образце меди содержится значительно больше, чем CuO и Cu₂O.

Проведение фазового анализа образца, содержащего несколько фаз, зачастую осложняется тем обстоятельством, что рефлексы разных фаз могут накладываться, т.е. один и тот же рефлекс на дифрактограмме может принадлежать одновременно нескольким фазам. В этом случае для надежной идентификации фазы необходимо 7–10 рефлексов. Можно поступить и иначе: увеличить разрешающую способность дифрактограммы, что позволит разделить некоторые рефлексы (редко, когда d/n двух фаз точно равны).

Рис. 18