Тема урока: «Сущность рентгеноспектрального анализа, его теоретические основы, преимущества и область применения. Основные узлы рентгеноспектрометра»

Рентгеновские лучи были открыты еще в 1898 г немецким физиком Рентгеном.

Рентгеновские лучи –это электро-магнитное излучение, так же как и видимый свет, но отличается от него длиной волны. Волны лучей Рентгена намного короче (в тысячу раз) волн видимого света.

Они легко проходят через картон, кожу, дерево, человеческое тело.

Рентген подносит к экрану руку, и, вдруг, видит нечто фантастическое – он видит на экране силуэт костей.

Если к рентгеновкой трубке приложить напряжение в несколько сот тысяч вольт, то есть сделать длины волн рентгеновских лучей особенно короткими, то они пройдут даже через стальную отливку в 1,5 метра толщиной.

Доктор Арк-Синус решил укрыться от рентгеновых лучей за стальной болванкой толщиной в 1,5 метра. Но в этот момент напряжение на трубке достигло 100 тысяч вольт. При этом рентгеновы лучи стали настолько «жесткими», что проникли сквозь болванку и просветили доктора. Почтенный Арк-Синус с удивлением увидел на флуоресцирующем экране ясную тень своих часов, которые лежали у него в жилетном кармане.

Рентгеноспектральный анализ  - это раздел аналитической химии, использующий рентгеновские спектры элементов для химического анализа веществ.

 Рентгеноспектральный анализ по положению и интенсивности линий характеристического спектра позволяет установить качественный и количественный состав вещества и служит для экспрессного неразрушающего контроля состава вещества.

Рентгеноспектральный анализ основан на использовании зависимости частоты излучения линий спектра элемента от их атомного номера и связи между интенсивностью этих линий и числом атомов, принимающих участие в излучении.

Рентгеновское возбуждение атомов вещества может возникать в результате бомбардировки образца:

1)  электронами больших энергий (прямое возбуждение)или

2) при его облучении рентгеновскими лучами трубки (флуоресцентное возбуждение).

В обоих случаях энергия электрона или кванта первичной рентгеновской радиации, бомбардирующих излучающий атом, должна быть больше энергии, необходимой для вырывания электрона из определённой внутренней оболочки атома. Электронная бомбардировка исследуемого вещества приводит к появлению не только характеристического спектра элемента, но и, как правило, достаточно интенсивного непрерывного излучения. Флуоресцентное излучение содержит только линейчатый спектр.

В ходе первичного возбуждения спектра происходит интенсивное разогревание исследуемого вещества, отсутствующее при вторичном возбуждении. Первичный метод возбуждения лучей предполагает помещение исследуемого вещества внутрь откачанной до высокого вакуума рентгеновской трубки, в то время как для получения спектров флуоресценции исследуемые образцы могут располагаться на пути пучка первичных рентгеновских лучей вне вакуума и легко сменять друг друга. Поэтому приборы, использующие спектры  флуоресценции (несмотря на то, что интенсивность вторичного излучения в тысячи раз меньше интенсивности лучей, полученных первичным методом), в последнее время почти полностью вытеснили из практики установки, в которых осуществляется возбуждение рентгеновских лучей с помощью потока быстрых электронов.

Для получения рентгеновских лучей пользуются специальными рентгеновскими трубками.

Рентгеновкая трубка состоит из двух электродов (анода и катода) и стеклянной колбы.

Рис. Принципиальная схема рентгеновской трубки.

1 – катод, 2 – анод, 3 – стеклянная колба, 4 – поток электронов, 5- пучок рентгеновских лучей.

Преимущества метода.

1. Возможность анализа твердых проб без переведения их в раствор, а также возможность анализа жидких проб без отделения органической составляющей.

2. Простота и однозначность рентгеновского спектра.

3. Неразрушающий характер возбуждения аналитического сигнала позволяет анализировать уникальные пробы и пробы, существующие в единичном экземпляре, например предметы искусства.

4.