Файл: Зевин, Л. С. Количественный рентгенографический фазовый анализ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 74
Скачиваний: 0
коэффициентом поглощения, по-видимому, следует работать по .методу внутреннего стандарта. Камера Дебая обладает и серьезными досто инствами. Главное из них и особенно важное для минералогической практики — малое количество необходимого для анализа вещества. Действительно, для изготовления цилиндрического образца диаме тром 0,3 мм и длиной 3 мм необходимо всего лишь около 0,5 мг вещества с плотностью ~ 3 г/см3. Еще меньшие количества вещества достаточны для приготовления шарика с резиновым клеем. Весьма существенно также, что при этом не образуется текстура.
В фокусирующих рентгеновских камерах при сравнительно малых экспозициях можно добиться хорошей разрешающей способ
ности. |
Для целей фазового анализа малопригодна камера с фокуси |
||||||
ровкой |
по Зееману — Болину, |
так как минимальный |
регистриру |
||||
емый угол |
0 |
равен 15—20°, |
|
|
|||
но и при этих углах |
дифра |
|
|
||||
гированный |
пучок встречает |
|
|
||||
пленку |
под |
очень |
острым |
|
|
||
углом. |
|
В |
|
рентгеновских |
|
|
|
камерах |
с |
фокусировкой по |
|
|
|||
Брентано |
(камера РКЭ [77], |
|
|
||||
камера |
для |
регистрации об |
Рис. 14. Схема камеры |
Гинье- |
|||
ласти |
малых |
углов |
[75]) |
фокус рентгеновской трубки; |
М — монохро |
||
строго |
фокусируется |
лишь |
матор; Р — образец; D — пленка |
||||
одна линия рентгенограммы, что нежелательно при анализе много фазных проб.
Наиболее интересна для целей фазового анализа фокусирующая камера со съемкой на прохождение (камера Гинье) [17]. Камера сочетается с асимметричным фокусирующим монохроматором (рис. 14). Сходящийся пучок, отраженный кристаллом монохрома тора, падает на образце под углом 25—30°. Область регистрируемых углов Ѳ от 0 до 35°, что обычно полностью удовлетворяет задача.м фазового анализа. При расходимости пучка в плоскости фокусиро вания не более 1 —2 ° изогнутый по цилиндрической поверхности образец без заметного ущерба для углового разрешения может быть заменен плоским, касательным к фокусирующей окружности. В этом случае для увеличения числа кристалликов, участвующих в отраже нии, можно вращать образец в собственной плоскости. Благодаря монохроматизации излучения фон на рентгенограммах очень слабый, а линии острые. В результате в камере Гинье может быть достигнута разрешающая способность по крайней мере не меньшая, чем в ди фрактометре. Кроме того, в камере Гинье по сравнению с дифракто метром влияние тонкого поверхностного слоя и текстуры образца значительно меньше.
В камере, работающей на прохождение, интенсивность дифрак
ционной линии і-той фазы |
определяется следующим |
выражением: |
J, |
. У-jVj ^ g -p x /c o s Ѳ |
tU 'll |
’ c o s Ѳ |
47
где к,- = const; vt — объемная доля г'-той фазы в образце; х — тол щина образца.
гт |
cos О |
Интенсивность достигает максимума |
при а:опх = —■— , т. е. |
|
Г |
когда падающий пучок ослабляется образцом примерно в 3 раза. Для силикатов хопт «^0,1 —0,2 мм. Если х = хопт, то интенсивность линии сравнительно слабо зависит от толщины образца: AJ/J
*=»0,1--^, но при X = 1,5жопт или X = 0,5а:опт величина
# « 0 ,5\-х^ . Так как довольно трудно готовить образцы постоянной
толщины, то и в этом случае для количественного анализа поль зуются методом внутреннего стандарта.
Для определения интенсивности дифракционных линий рентгено грамма фотометрируется. При этом измеряется плотность почернения
D = \gi0/i, |
(11,2) |
где г0 — интенсивность падающего на пленку |
светового пучка; |
і — интенсивность пучка, прошедшего через пленку.
Интенсивность рентгеновского излучения, вызвавшего почерне ние, связана с величиной D линейной зависимостью вплоть до вели чины/) = 0,7—0,8. Наиболее пригодной для точной работы является область 0,3 sg Z) sS 0,8, так как при плотности почернения, меньшей 0,3, сильно сказывается вуаль [78]. Плотность почернения измеряется при помощи микрофотометров. В лабораториях нашей страны широко распространен регистрирующий микрофотометр МФ-4. Регистрация микрофотограммы производится на фотопластинку, которая движется синхронно с движением измеряемой рентгенограммы.
§ 2. РЕНТГЕНОВСКИЕ ДИФРАКТОМЕТРЫ
При оценке качества рентгеновских дифрактометров, для коли-
—явственного фазового анализа, следует исходить из следующих его основных характеристик: мощность рентгеновской трубки, эффек
тивность детектора, |
разрешающая способность |
(т. е. способность |
|
|
к раздельной регистрации пиков с близкими межплоскостными рас |
|
|||
стояниями) и стабильность. Стабильность определяется постоянством |
|
|||
во времени напряжения и тока рентгеновской трубки и параметров |
|
|||
измерительного устройства. |
|
|
||
Отечественная промышленность серийно выпускает дифракто |
|
|||
метры ДРОН-1, ДРОН-0,5 и УРС 50ИМ (табл. 3). В дифрактометрах |
|
|||
общего назначения рентгеновские лучи обычно фокусируются по |
j. |
|||
Брэггу — Брентано и лишь в специализированных, главным обра- |
||||
зом |
многоканальных |
дифрактометрах, — по |
Зееману — Болину |
' |
(§ 3 |
этой главы). |
|
|
|
В зависимости от размеров фокусного пятна рентгеновской трубки оптические схемы отечественных дифрактометров несколько раз личаются (рис. 15).
48
Характеристики дифрактометров
|
Тип дифрактометра |
Тип гониометра |
Тип рентгеновской трубки |
Мощность трубки с мед ным анодом, квт |
Стабильность напряже ния **, % |
Максимальный угол рассеяния 2Ѳ, град |
Т а б л и ц а 3
Детектор |
скоростей счетчика, |
|
|
Интервал движения |
град/мин |
ДРОН-1 |
ГУР-5 |
-8 |
1,5**4 |
±0,3 |
164 1 |
Сцинтилляци- |
1/32-+16 |
|
|
|
БСВ |
||||||
ДРОН-0,5 |
ГУР-4 |
БСВ-9 |
0,45 |
|
|
онный счетчик |
|
|
БСВ-6 |
± 0,3 |
165 1 |
1/16 -+-8 |
|||||
Счетчик |
||||||||
УРС-50ИМ |
ГУР-4 |
БСВ-6 |
0,45 |
±0,3 |
165 |
1/16+-8 |
Гейгера
*Трубка БСВ-9.
**Изменение действующего значения стабилизированного напряжения при изменении напряжения сети от —15 до +10% от номинального.
Рис. 15. Рентгенооптическая схема диф рактометра с фокусировкой по Бреггу — Брентано:
а — общее расположение; б — ход лучей в экваториальной плоскости
4 Заказ 651 |
49 |
Высота фокального пятна (Hf) трубки БСВ- 6 равна 2,5 мм. Рас |
|
||||||||||
ходимость пучка в вертикальной плоскости ограничивается щелью Q3. |
|
||||||||||
В дифрактометре ДРОН-1 |
(трубки |
БСВ-8 ; |
БСВ-9) |
Hf |
=- 12 мм |
|
|||||
и расходимость в вертикальной плоскости ограничивается щелями |
|
||||||||||
Соллера Q'3 и Q”.[. Основными геометрическими параметрами схемы |
|
||||||||||
являются радиус гониометра В, угол центрального луча первичного |
|
||||||||||
пучка с плоскостью анода а, расходимость пучка в плоскости фоку |
^ |
||||||||||
сирования у, ширина проекции фокального пятна bf, ширина щели |
|||||||||||
счетчика Ьс, высота фокального пятна Hf, высота освещенной части |
|
||||||||||
образца Нр, высота щели счетчика / / с, |
расходимость щелей Соллера |
|
|||||||||
б -; yjz |
(у — расстояние |
между |
соседними |
пластинками, |
z — их |
|
|||||
длина). Расходимость пучка в плоскости фокусирования (горизон |
|
||||||||||
тальная |
расходимость) |
у = |
Ь0/г, |
где |
Ь0 — ширина |
ограничива |
|
||||
ющей щели и г — расстояние от щели до фокуса трубки. Важным |
|
||||||||||
параметром является ширина освещенной части образца |
Ір -- уН. |
|
|||||||||
Юстировка дифрактометра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Успех в проведении анализа на дифрактометре в значительной |
|
||||||||||
мере зависит от правильности его юстировки и наладки [37]. |
|
||||||||||
Гониометры ГУР-4 и ГУР-5 комплектуются приставкой для |
|
||||||||||
съемки неподвижных поликристаллических образцов и приставкой |
|
||||||||||
ГП-4 для съемки образца с вращением в собственной плоскости. |
|
||||||||||
Приставка ГП-4 снабжена необходимыми юстировочными приспосо |
г |
||||||||||
блениями — клином и |
узкой |
щелью. |
Дополнительно |
необходим |
|||||||
вкладыш |
аналитической |
|
щели |
с |
наклеенным флуоресцирующим |
^ |
|||||
экранчиком, на котором нужно нанести крест, соответствующий |
|
||||||||||
осям щели. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Юстировка гониометра в вертикальной плоскости. Необходимо |
|
||||||||||
добиться, чтобы экваториальная плоскость гониометра делила попо |
|
||||||||||
лам вертикальный штрих фокуса. Правильность выполнения этой |
|
||||||||||
операции |
можно контролировать, |
наблюдая |
изображение |
фокуса |
|
||||||
в плоскости аналитической щели. Щель Q3 выбирается минимальной. |
|
||||||||||
Характер расположения изображения фокуса относительно середины |
|
||||||||||
аналитической щели ясен из рис. 16. Подъем или опускание гонио |
|
||||||||||
метра выполняется путем его плоскопараллельного перемещения |
|
||||||||||
при помощи винтовых опор. Предварительно гониометр устанавли |
|
||||||||||
вается по уровню. |
|
|
|
|
плоскости. |
|
|
|
|
||
Юстировка в горизонтальной |
Цель этого |
этапа — |
|
||||||||
установить нужный угол а (см. рис. 15) пучка с плоскостью анода. |
|
||||||||||
Интенсивность излучения существенно зависит от величины угла а, |
|
||||||||||
особенно в области а <[ 5°. В дифрактометре ДРОН-1 оптимальное |
|
||||||||||
значение а ^ 6 °, и обычно достаточно установить гониометр в нуле |
|
||||||||||
вое положение по шкале, нанесенной на плите. Особенно важно |
|
||||||||||
правильно установить величину угла а в дифрактометре УРС-50ИМ, |
|
||||||||||
где оптимальное значение |
а |
«=» 2°. Эта операция проводится при |
|
||||||||
помощи клина и вкладыша аналитической щели с флуоресцирующим
50