Рентгеновская спектроскопия с дисперсией по длине волны - Wavelength-dispersive X-ray spectroscopy
Эта страница была удалена из индексов поисковых систем.
Акроним | WDXS WDS |
---|---|
Классификация | Спектроскопия |
Аналиты | Элементы в твердых телах, жидкостях, порошках и тонких пленках |
Производители | Антон Паар, Bruker AXS, Гекус, Малверн Паналитикал, Корпорация Ригаку, Xenocs |
Другие техники | |
Связанный | Энергодисперсионная 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
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/48/Electron_beam_sample_interactions.png/220px-Electron_beam_sample_interactions.png)
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
- ^ а б c "BraggsLaw". Геохимические приборы и анализ. 10 ноября 2016 г.. Получено 14 сентября 2020.
- ^ а б c d «Спектроскопия с дисперсией по длине волны (WDS)». Геохимические приборы и анализ. 10 ноября 2016.
- ^ "Введение в энергодисперсионный и дисперсионный по длине волны рентгеновский микроанализ". Wiley Analytical Science. 14 сентября 2020 г.. Получено 14 сентября 2020.
- ^ а б «EDXRF - XRF - Элементный анализ». Applied Rigaku Technologies Inc.. Получено 14 сентября 2020.