2015-05-20
1925
Качественный РФСА основан на том, что каждый химический элемент имеет свои характеристические линии в рентгеновском спектре. Это утверждение хорошо согласуется с уравнением Мозли, которое в упрощенном виде может быть представлено:
(8)
Где Еi - энергия связи i-того электрона с ядром (энергия, соответствующего рентгеновского уровня.)
А - постоянный коэффициент, Z - заряд ядра, n- главное квантовое число выбитого электрона (номер электронного слоя)
С помощью уравнения Мозли можно рассчитать энергию излучаемых квантов, частоту и длину волны линий в рентгеновском спектре и установить их связь с зарядом ядра элемента.
Чаще в практике качественного анализа используют линии К и L серий и лишь для самых тяжелых элементов (Z > 80) иногда используют линии М - серии. Линии К-серии образуются при переходе электрона из электронных слоев L,M,N и т.д. в К-слой. Нетрудно подсчитать длину волны любой линии К-серии. Например линия Ka:
Рассмотрим расчет на примере линии Кa
Энергия К уровня 
(9)
Энергия L уровня 
(10)
|
|
|
Энергия фотонов 
(11)
Из уравнения (4) легко подсчитать частоту и длину волны спектральной линии
(12)
Где: А* постоянная величина равная А/h
Частота спектральной линии находится в линейной зависимости от квадрата заряда ядра. (Или - корень квадратный из частоты спектральной линии является линейной функцией атомного номера)
Практически для всех линий К-серий графики зависимости корня квадратного из частоты от заряда ядра прямолинейны.
(13)
Качественный анализ осуществляют по характеристическим линиям. Если энергия рентгеновских квантов, облучающих пробу, больше энергии связи К- электрона какого-либо элемента с ядром, то возникает вторичное рентгеновское излучение К, L, M и т.д. серий линий одновременно. В этом случае присутствие элемента в пробе следует определять по линиям Кa и Кb, так как эти линии самые интенсивные в спектре. Используя эти линии можно достичь наиболее низкого предела обнаружения. При этом следует учитывать, что Кa линия примерно в 4 - 4,5 раза интенсивнее линии Кb. Практически по линиям К - серии можно обнаружить только те элементы, порядковый номер которых меньше порядкового номера материала анода рентгеновской трубки. Для элементов с большим порядковым номером предел обнаружения выше, так как их можно обнаружить по менее интенсивным линиям L или М - серий.
Для надежного обнаружения элемента в пробе необходимо найти в спектре не менее двух его наиболее интенсивных линий, т.к. одна линия может случайно перекрываться линией другого элемента.
