Частота хар-кого Р излучения атома хим Эл-та и его атомный номер связаны между собой уравнением:
n- частота спектральных линий
R- постоянная Ридберга
Sn – постоянная, кот учитывает экранирование отдельных Эл-нов, кот нах-ся на опр-ой Эл-ной оболочке всеми другими Эл-ми атома.
Z – Порядковый номер эл-та
n- главное квантовое число Эл-го уровня.
Это соотношение явл. выражением з-на Мозли: частота хар-кой Р линии пропорциональна квадрату атомного номера Эл-та. З-н Мозли лежит в основе кач-го опр-ния Эл-го состава пробы.
Определив длины волн Р излучения по этому соотношению рассчитывают порядковые номера Эл-тов, входящих в состав анализируемой пробы.
Кол-ый анализ основывается на измерении интенсивности характеристических линий. Для колич-го опред-ия какого-то Эл-та строится калибровочный график зависимости интенсивности его хар-кой линии от содержания Эл-та по образцам с изв-ым содержанием. Однако в реальном спектре регистрируется суммарная интенсивность характеристического и тормозного излучения, которая пропорциональна силе тока, ускоряющему напряжению и порядковому номеру Эл-та:
I=i*U2*z
Поэтому при определении кол анализа предварительно необходимо выделить те хар-кие линии, кот менее других искажаются сплошным спектром тормозного излучения. Для этого используют:
- фильтры, поглощающие тормозное излучение
- спец монохроматоры, в кот дифракционной решеткой служит кристалл с извест-ми межплоскостными расстояниями, так называемые кристалланализаторы.
Особенностью всех Р методов явл. возможность проведения анализа без разрушения образца. Испол-ние Р анализа особенно целесообразно, когда н\о определить эл-ты с большими ат-ми массами (очень высокая точность и чувствительность анализа)
Для контроля качества продуктов РАМ исп-ся при серийных определениях содержания токсичных эл-тов в образцах постоянного состава.
Широко используется Р анализ при анализе биологических объектов, кроме Ме в сплавах, кроме технологических процессов в цементной промышленности.
Схемы получения рентгеновских спектров
Рентгеноспектральный анализ проводиться по 3 схемам:
1. Анализ по первичным спектрам (рентгено-эмиссионный анализ): Подготовленный к анализу материал помещают на анод рентгеновской трубки, катод которой испускает поток электронов, разгоняемых приложенной энергией потенциалов до энергий, превышающих энергии краев поглощения элементов, опред-х в пробе. Под действием электронов проба испускает поток характеристического излучения, кот направляется через окно Р Трубки на анализатор, отделяющий аналитические спектральные линии определяемого элемента. Аналит. линии регистрируются на фотопленке или электронными приемниками, детекторы и измерительные системы дающими эл. сигналы, пропорциональные интенсивности характер-ких линий спектра, чтобы по интенсив-ти или по почернению фотопленки опр-ть кон-цию Эл-та
2. Рентгено-флуорисцентный анализ. Подготовленная проба помещается в держатель или в кювету узла возбуждения. На пробу направляется поток Р квантов от источника, кот. испускает излучение с частотами, большими частот краев поглощения опр-х эл-тов. Возбуждаемое в пробе вторичное Р изл-ие напр-ся на анализатор спектра и детектор, измеритель и регистратор. В отличии от анализа по первичным спектрам при Р-Ф анализе проба явл-ся источником вторичного спектра, и источник возбуждаемого изл-ия отделены друг от друга.
Достоинства: -универсальность. Незав-ть сигнала от хим. Формы, в кот. Сод-ся Эл-т в пробе и от агрегатного состояния пробы, Широкий диапазон опр-х конц-ий, Высокая точность, Экспрессность, Относ-ная простота спектра и его расшифровка, Полная сохраняемость образца
Недостатки: Сравнительно низкая чувствительность, трудность опр-ния легких Эл-тов, возможность проявления матричных эффектов.
3. Анализ по спектрам поглощения (Р-абсорбционный метод). Анализируемая проба, представляющая собой плоско-параллельную пластинку, помещается на пути Р лучей с непрерывным или линейным спектром, идущим от источника. Это излучение содержит кванты, имеющие энергию, не намного превышающую энергии краев поглощения определяемых эл-тов, а прошедшие через образец излучение разлагается в спектр анализатором,, из него выделяются характеристические линии, поглощаемые определяемым элементом. Они детектируются и измеряются, регистрируются приемником излуч-ия. Для опред-я содержания Эл-та измерение интенсивности Р излучения осущ-ся дважды: до ввдения пробы и с пробой. А затем опред-ся плотность, по которой после проведения соотв-ей калибровки аппаратуры по эталонам опр-ся искомая концентрация.