Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
181]. Метод с использованием непрерывного излучения основан на обобщении
соотношения Крамерса, которое гласит, что между интенсивностью
непрерывного излучения и массовой толщиной имеется пропорциональность
[уравнение (7.75)}. Это соотношение, которое, по-видимому, выполняется к
для легких элементов, очень важно, так как означает, что измерение
интенсивности непрерывного спектра обеспечит контроль изменений плотности
и толщины от места к месту в образце. Большинство методов, разработанных
первоначально для анализа тонких металлических фольг, нельзя
удовлетворительно использовать в анализе биологических материалов, так
как
80
Глава 7
количество основных составляющих, т. е. С, Н, О, N, Р, S, велико и
характеристическое рентгеновское излучение элементов, за исключением S и
Р, имеет энергию, слишком низкую для точного измерения. Для выполнения
метода с использованием непрерывного излучения тонкие срезы залитого
смолой высушенного в замороженном состоянии или замороженного в
гидратированном состоянии биологического материала помещаются на тонкие
(100-200 нм) пленки-подложки, непрерывное излучение которых имеет очень
низкую интенсивность. Для элементов вплоть до Z = 20 точность метода
составляет 5-10 % от измеряемой концентрации.
Удобно рассмотреть три различных аспекта метода с использованием
непрерывного излучения: 1) измерение относительных концентраций элемента;
2) измерение массовой доли элемента;
3) применение этих методов к исследованию замороженных в
гидратированном состоянии образцов.
7.7.6.1. Относительные концентрации элементов
Комбинируя соотношение Крамерса с уравнением Кастена, которое гласит, что
интенсивность характеристического излучения пропорциональна концентрации
интересуемого элемента в образце, можно получить уравнение, позволяющее
рассчитать относительные массовые доли элементов:
It/IgCXCi/pt, (7.83)
где /, - интенсивность характеристического излучения от элемента i в
анализируемом микрообъеме образца, 1В - интенсивность непрерывного
излучения от образца в выбранной области спектра, С;- локальная массовая
доля элемента i в анализируемом микрообъеме и рt - массовая толщина (р -
плотность и t-толщина среза). При этом предполагается, что коэффициент
пропорциональности между 1В и рt будет одним и тем же, если средние
атомные номера образца и эталона близки. Для срезов биологических
материалов, состоящих из легких элементов, соотношение Крамерса
оказывается линейным вплоть до толщины 4 мкм. В работах [196, 183, 198]
было показано, что для более тяжелых элементов с Z выше 20, вводимых в
образец при гистохимической обработке или при окрашивании, зависимость не
является больше линейной и что количество импульсов непрерывного
излучения изменяется также с изменением среднего значения Z2/A, где Z -
атомный номер, А - атомный вес.
Если, однако, аналитический метод используется для измерения отношений
интенсивностей рентгеновского излучения в
Количественный рентгеновский микроанализ
81
одной и той же анализируемой области, влияние массовой толщины не
проявляется. В этом случае уравнение (7.80) можно использовать
непосредственно.
7.7.6.2. Массовые доли элементов
Для измерения массовой доли элемента в микрообъеме необходимо измерить
полную массу образца в единице объема. Интенсивность непрерывного
излучения (обычно измеряемая спектрометром с дисперсией по энергии) можно
использовать для измерения общей массы образца в единице объема и
массовую долю элемента можно определить по следующей формуле:
где Сг и С(г) - массовые доли элемента i в анализируемом микрообъеме
тонкого образца и эталона соответственно, /*- измеренная интенсивность
характеристического рентгеновского излучения, /в - измеренная
интенсивность непрерывного излучения, и отношение G-факторов является
поправкой, учитывающей тот факт, что в эталоне и образце не обязательно
может генерироваться одинаковая интенсивность непрерывного излучения на
единицу массы в единичном объеме. Интенсивность непрерывного излучения
(/в) следует измерять в полосе энергий вдали от характеристических линий
интересующих элементов; вопрос же о выборе оптимального диапазона энергий
для окна при изменении непрерывного излучения пока еще дискутируется.
Например, в работе [199] интенсивность непрерывного излучения измерялась
в диапазоне 1,34-1,64 кэВ в просвечивающем микроскопе с ускоряющим
напряжением 80 кВ. В микроанализаторе с напряжением 50 кэВ [ 181 ]' был
выбран диапазон энергий между 10 и 16 кэВ, а авторы i[200] в растровом
электронном микроскопе с напряжением 30 кэВ измеряли непрерывное
излучение в диапазоне энергий 4,6-6 кэВ. По-видимому, выбор
энергетического диапазона зависит в большей степени от интенсивности и
энергетического распределения внешнего фона.
В величины /, и 1В следует ввести поправку, обусловленную вкладом
постороннего внешнего фона. Вклады в него от поддерживающей пленки,
держателя образца и от самого прибора можно измерить (детально это см. в
