Рентгеновская и электронная электроскопия

ААС и АЭС основаны на возбуждении валентных электронов.

Для возбуждения элементов внутренних оболочек необходимо излучение более высокой энергии, которая находится в рентгеновской области.

Использование рентгеновского излучения лежит в основе множества методов анализа: рентгенофлуористенции спектроскопии, метод рентгеновской дифракции, ОЖЕ и фотоэлектронной электроскопии.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом имеет ряд особенностей, при прохождении через твёрдый образец интенсивность рентгеновского излучения уменьшается, интенсивность на выходе из образца зависит от толщины образца, плотности материала образца и коэффициента поглощения.

Наряду с поглощением часть излучения рассеивается, явления рассеивания рентгеновского излучения используют для установления кристаллической структуры вещества.

В случае, когда и источник возбуждения, и возникающее излучение имеют одну и ту же природу (рентгеновское излучение, процесс называется рентгеновской флуористенцией), если для возбуждения атомов использовать электроны высоких энергий – рентгеновская эмиссия.

Переход внутреннего электрона на нижний уровень может сопровождаться без излучательным процессом, энергия, высвобождающаяся в результате такого перехода, может пойти на выбивание одного из электронов более высоких энергетических уровней – ОЖЕ эффект. Протекает параллельно с испусканием рентгеновского излучения, доля ОЖЕ электронов зависит от порядкового номера элемента.

Рентгенофлуорисцентный анализ основан на измерении интенсивности вторичного рентгеновского излучения.

Устройство рентгеновского спектрометра:

Основные узлы спектрометра: рентгеновская трубка как источник излучения, калиматор изготовленный из молибденовой фольги, диспергирующее устройство кристалл анализатор, приёмник излучения или детектор.

Рентгеновская трубка как источник излучения действие основано на бомбардировки металлической мишени электронами в состав рентгеновской трубки входит катод и анод, анод изготавливается из тяжёлого металла, испускающего рентгеновское излучение под действием электронов (хром, вольфрам, молибден, золото, серебро).

Рентгеновская трубка:

Напряжение между анодом и катодом составляет 60-80кВ, сила тока 70 мА. Электроны, вылетающие из катода, ускоряются под действием напряжения и бомбардируют анод. В результате соударения кинетическая энергия электронов переходит главным образом в тепло, поэтому анод необходимо охлаждать, однако около 1% энергии переходит в излучение, которое исходит из трубки через окошко, изготовленного из материала, не вступающего в реакцию с рентгеновским излучением.

Разложение полихраматического рентгеновского излучения осуществляется по принципу интерференции при помощи кристалла, определённым образом ориентированного относительно кристаллографических осей (литийфтор). Положение кристалла, соответствующее необходимому углу устанавливается при помощи вращающегося столика. В отличие от оптической спектроскопии рентгеновское всегда одновременно регистрирует только излучение одной длинны волны, чтобы с помощью кристалла зарегистрировать весь спектр необходимо одновременно с кристаллом поворачивать и детектор вращая его со скоростью в двое больше чем кристалл.

Детектор. Для регистрации рентгеновского излучения используются газоразрядные трубки, стинциляционные и полупроводниковые детекторы. Трубка заполнена инертным газом (аргон, ксенон). Рентгеновские фатоны проникающие в трубку ионизируют находящийся в ней газ, образующиеся ионы притягиваются анодом, находящимся под напряжением 1.5 кВ, величина возникающего импульса тока пропорциональна интенсивности излучения.

Сцинтилляционный детектор изготовляют из кристаллов иодида калия с добавкой таллия, при попадании рентгеновского кванта на такой кристалл в следствии люминесценции возникает вспышка света, которая регистрируется при помощи фотоэлектронного умножителя.

Полупроводниковый детектор приставляет собой кристалл кремния активированный литием и охлаждаемый жидким азотом. Работает он как дискриминатор фотонов по энергии и не нуждается в использовании кристалла анализатора и калиматора. Излучение поступает непосредственно на многоканальный анализатор, каждый из каналов которого чувствителен к рентгеновским лучам в определённой области энергии.

Качественныйанализ