Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
образцов на две части. В первой части мы рассмотрим методы, которые дают
отношение концентраций элементов в образце, во второй будут рассмотрены
методы, позволяющие измерять концентрации элементов.
7.7.5.1. Метод получения отношения элементов
В ряде биологических исследований бывает обычно достаточно измерять
относительные массовые доли элементов в образце, а не их абсолютные
концентрации. В тонких образцах отношение рентгеновских интенсивностей
двух элементов пропорционально их относительной концентрации, так что
Сц/Св = kAB(IA/IB), (7.80)
где Сл и Св - локальные массовые доли элементов Л и Я1 в одном и том же
образце, а 1А и 1В - одновременно измеренные ин-
78
Глава 7
тенсивности характеристического излучения двух элементов. Фактор кАв -
константа, которая учитывает относительные эффективности генерации и
детектирования рентгеновского излучения в аналитической системе для двух
рассматриваемых элементов, и ее можно измерить на тонком эталоне,
состоящем из двух элементов в известной пропорции.
Если относительная эффективность обнаружения известна для всех
анализируемых элементов в системе, то можно сравнивать относительные
массовые доли ряда элементов в образце по соотношению
С л ¦ Св: Сс = (1А/Р А): (/В/Р в): (fc/Pc), (7.81)
где РА, Рв, Рс - факторы пропорциональности для каждого элемента. Следует
отметить, что kAB в уравнении (7.80) представляет собой отношение Рв/Ра-
Другие эталоны не требуются, и нет необходимости измерять непрерывное
излучение, поскольку для достаточно тонких образцов анализируемый объем
одинаков для каждого элемента. Константу Р можно вывести теоретически
[190]. Подробные детали метода получения отношений элементов приведены в
[ 169] и в разд. 7.6.1 данной главы. Хотя метод позволяет получить
относительные концентрации элементов в гомогенных тонких образцах, он
имеет ряд ограничений в применении к биологическому материалу.
Биологические образцы редко бывают гомогенными и однородными по толщине,
что создает трудности при сравнении относительных концентраций элементов
в различных частях образца. Точность метода в анализе биологических
образцов обычно от 10 до 20%.
7.7.5.2. Измерение концентрации элементов
В основе простейшего метода количественного анализа тонких образцов [191,
192] лежит простое уравнение Кастена (7.22). Авторы работ [191, 192]
использовали этот простой метод для измерения концентраций натрия и калия
в эритроцитах. Эталоны были приготовлены из растворов желатины с
известным содержанием натрия и калия. Эритроциты и желатина были
приготовлены в виде срезов одинаковой толщины, и на них сравнивались
интенсивности рентгеновского излучения. Достоинство и точность этого
метода значительно зависят от того, имеются ли селективные потери
элементов в образце пли эталоне.
Преимуществом метода является то, что не требуется много вычислений и
обширных теоретических обоснований. Кроме того, в простейшей своей форме
он не требует введения какой-либо поправки на отражение электронов,
поскольку эффект одинаков как для образца, так и для эталона. Недостатки
метода
Количественный рентгеновский микроанализ
79
заключаются в том, что его применение ограничено образцами, которые можно
было бы описать как монофазные системы, например эритроциты,
изолированные вакуоли растений и выраженные микрокапли, и что
формулировка уравнения (7.72) является относительно неточной при
сравнении с результатами недавно разработанных методов. Наибольшая
точность достигается при близком подобии образца и эталона. Большинство
биологических образцов, по-видимому, нельзя отнести к гомогенным, н они
содержат много элементов. Более того, трудно подобрать эталоны, которые
имели бы матрицу, идентичную матрице биологического материала.
Полезное развитие указанного метода заключается в том, что образец с
эталоном помещаются в капсулу подходящей органической матрицы из
желатины, альбумина, декстрана, поливинил-пиролидона (ПВП) и т. д. и
срезы готовятся одновременно [193]1. Масса элемента, приходящаяся на
единичный объем (Сг), рассчитывается умножением отношения интенсивностей
элементов в образце (/*) и эталоне (/(г>) на известную весовую
концентрацию элемента в растворе эталона (Q,-)).
Сг = [/;,'/(г)1Са). (7.82)
В работе [194] было показано, что интенсивность рентгеновских сигналов от
высушенных в замороженном состоянии срезов мягкого биологического
материала прямо пропорциональна толщине среза вплоть до толщин от 1 до 2
мкм. В более ранних исследованиях Ингрэм показал, что точность метода
зависит от того, насколько близка толщина образца и эталона. Это условие
может быть трудно выполнимым в замороженных срезах, которые в процессе их
приготовления могут коробиться, ломаться или даже плавиться, и
маловероятно, что усадка произойдет равномерно в процессе лиофильной
сушки.
7.7.6. Метод с использованием непрерывного излучения
Это, несомненно, один из наиболее полезных для биологов методов [195-197,
