Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
интересуемой характеристической рентгеновской линии (К, L или М элемента
t), Q - сечение ионизации, определяемое как вероятность ионизации
определенной электронной оболочки атома (К, L или М) образца электроном
данной энергии на единице длины пути пробега (гл. 3). Член (N0pCilAi)
представляет собой число атомов элемента в единичном объеме. Влияние
эффекта отражения электронов можно учесть введением коэффициента R,
равного отношению интенсивностей действительно генерируемого
рентгеновского излучения и излучения, которое генерировалось бы в том
случае, если бы все падающие электроны остались в образце. Средняя
интенсивность (I) рентгеновского излучения элемента i на падающий
электрон пропорциональна п. Следовательно,
Ео
I = const • C;Rp J [QKdEjdx)} dE. (7.2)
?KP
На практике непосредственно рассчитать абсолютное значение генерируемой
интенсивности очень трудно. На самом деле ин-
Количественный рентгеновский микроанализ
Т
шения интенсивностей
hll(i) от образца и эталона.
Рис. 7.1. Схема эксперимента для измерения отно-
1 - детектор с дисперсией по
энергии или по длинам волн. ОбрЭЗВЦ Эталон
тенсивность, с которой имеют дело, представляет собой измеренное значение
интенсивности. Измеряемую интенсивность обычно рассчитать еще труднее.
Поэтому, согласно предположению Кастена [120], мы выбираем эталон для
элемента г и измеряем отношение /г-//(г), где U и /(,) -¦ измеренные
значения интенсивности рентгеновского излучения на образце и эталоне
соответственно. Методика экспериментального измерения показана на рис.
7.1. Интенсивность рентгеновского излучения элемента i с образца и
эталона измеряется одним и тем же детектором, причем Е0, ток электронного
пучка и угол между поверхностью образца и направлением измеряемого
рентгеновского излучения (угол выхода о|з) поддерживаются постоянными.
При использовании отношения измеренных интенсивностей Ii/Iu) постоянный
член в уравнении (7.2) исчезает и отношение интенсивностей принимает
следующий вид:
где в скобках заключен член, содержащий R, р, Q и dE/dx. В первом
приближении, как это обсуждалось Кастеном [120], R, р, Q и dE/dx можно
принять одинаковыми для образца и эталона. Если эталон состоит из чистого
элемента i, то
где /(г) - интенсивность, измеряемая от чистого элемента i. Уравнение
(7.4) известно как первое приближение Кастена, и его можно использовать
для предварительной оценки состава.
Для того чтобы получить отношение генерируемых интенсивностей
рентгеновского излучения и, следовательно, величину Сг, в большинстве
методов анализа измеренные значения интенсивности излучения с образца и
эталона необходимо скорректировать на различия в значениях R, р, Q, dE/dx
и на поглощение в твердом теле. Понимание сложности проблемы анализа
твердого тела привело многочисленных исследователей на раннем этапе [121-
123] к развитию теоретических основ количественного анализа, предложенных
Кастеном.
Сг/С(г) ОС [ ] (7г//(г)),
(7.3)
(7.4)
8
Глава 7
Во всех методиках количественного микроанализа твердых тел используются
эталоны известного состава. Во многих случаях, особенно для металлов, в
качестве эталонов пригодны чистые элементы. При исследовании минералов и
петрологических образцов обычно выбираются гомогенные сложные эталоны со
средним атомным номером, близким к среднему атомному номеру
анализируемого образца. При количественном анализе измеряется отношение
относительных интенсивностей рентгеновского излучения исследуемого
элемента в образце и в эталоне. Как образец, так и эталон исследуются в
одинаковых экспериментальных условиях. Отношение измеряемых
интенсивностей, обычно обозначаемое через k, должно определяться точно,
иначе любая методика количественного анализа будет приводить к
погрешности. В данной главе мы предполагаем, что измерения Ull(i) - ki
могут быть проведены достаточно точно. В гл. 8 будут детально рассмотрены
методы точного измерения значений /г и /(,).
После того как значения ki получены, необходимо провести коррекцию на
несколько эффектов, включающих: 1) различия в рассеянии и торможении
электронов в образце и эталоне, так называемый эффект атомного номера,
выражаемый фактором Zi\ 2) поглощение рентгеновского излучения в образце
А{; 3) эффекты флуоресценции Ft ив некоторых специальных случаях
флуоресценцию за счет непрерывного рентгеновского излучения. В общем
случае выражение для поправок имеет вид
C-iZAF)^, (7.5)
где Сг - весовая доля интересуемого элемента. Этот метод часто называют
методом трех поправок (ZAF). Каждый из перечисленных выше эффектов в
последующих разделах обсуждается в деталях.
7.2.2. Фактор поглощения А
7.2.2.1. Вывод формулы
Так как рентгеновское излучение, генерируемое электронным пучком,
возникает на некоторой отличной от нуля глубине в образце (рис. 7.2), на
пути к детектору оно должно пройти определенный путь в образце. На этом
пути часть рентгеновского излучения претерпевает поглощение из-за
взаимодействия с атомами различных элементов в образце. Поэтому
