Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Том 1 - Гоулдстей Дж.
Скачать (прямая ссылка):
АС = С-С' > 2,ЗЗС/(лЛ01/2,
(8.41)
АС/С (%) = 2,33 (100)/("jV)i/2.
(8.42)
150
Глава 8
называют областью анализа следов элементов. Для легких элементов или для
линий рентгеновского излучения с энергиями =ST1 кэВ область следов
элементов начинается примерно на уровне 1 вес. % • При анализе следов
элементов требование к анализу заключается в том, чтобы обнаружить
существенные различия между интенсивностью характеристического излучения
и фоном из образца.
Для того чтобы разработать полезную процедуру обнаружения следов, нам
нужен критерий, который гарантировал бы, что данный элемент присутствует
в образце. Этот критерий можно назвать пределом обнаружения (ПО). Так
называемый предел обнаружения зависит от минимального значения разности
N-N в, которая может быть измерена в статистическом смысле.
Расчет предела обнаружения обсуждался в [232в]. Авторы предположили, что
элемент можно считать присутствующим, если значение N превышает фон NB на
величину 3 (NB)lt*. При более глубоком анализе следует рассматривать
измеренное среднеквадратичное отклонение, число (измерений и желаемую
доверительную вероятность. По аналогии с уравнением (8.38) мы можем
определить предел обнаружения (N-NB)по при анализе следов в виде
где Sc - имеет по существу одно и то же значение как для измерения
интенсивности характеристического излучения, так и для измерения фона. В
этом случае мы можем определить предел обнаружения с любой выбранной
исследователем доверительной вероятностью 1-а (табл. 8.4). На практике
обычно выбирается доверительная вероятность 95 или 99%. Если
предположить, что при анализе следов элементов калибровочная кривая
зависимости интенсивности рентгеновского излучения от состава является
линейной функцией, то неизвестная концентрация С может быть связана с N
выражением
где Ns и NsB - средние значения числа импульсов характеристического
рентгеновского излучения для эталона я фона соответственно, Cs -
концентрация (вес. %) анализируемого элемента в эталоне. Предел
обнаружения Спо (т. е. минимальная концентрация, которая может быть
измерена) можно вычислить, комбинируя уравнения (8.43) и (8.44):
(N- Л/в)по > 21/2 ( ?:?) Se/n'l*
(8.43)
С - ((yV-N b)/(Ns Nsb) ] Cs,
(8.44)
Cno={Cs/(Ns~NSB)} {2^t\~axScln^).
(8.45)
Практические методы рентгеновского анализа
15J
Относительная погрешность иди точность при анализе следов элементов равна
С/С по и достигает ±100%, когда С приближается к Спо.
Интенсивность фона NB должна измеряться точно, чтобы можно было
определить неизвестную концентрацию С из (8.44). Обычно лучше всего
'измерять интенсивность непрерывного фона прямо на анализируемом образце.
Другие эталоны фона могут иметь различные добавочные элементы или другой
состав, что будет приводить к изменению поглощения по еравнению с
анализируемым образцом. Такие эталоны фона могут иметь различные
количества остаточных загрязнений на поверхности, что особенно вредно при
измерении рентгеновских линий с энергиями ^1 кэВ. С помощью кристалл-
дифракционного спектрометра интенсивность фона измеряется после
тщательного сканирования основного пика по длинам волн, чтобы точно
установить интенсивность фона на обеих сторонах пика. Сканирование
спектрометра для всех анализируемых образцов должно дать ответ, свободен
ли фоновый спектр от влияния других пиков. Измерить интенсивность фона с
помощью спектрометра с дисперсией по энергии с точностью, необходимой для
выполнения анализа следов элементов, затруднительно. Измерение
непрерывного фона с помощью спектрометра с дисперсией по энергии
обсуждалось ранее в этой главе. Если в интересуемой области энергий
отсутствуют наложение пиков и артефакты, связанные с детектором, и можно
определить непрерывный фон, то анализ следов элементов может быть
выполнен с помощью спектрометра с дисперсией по энергии.
В [231] было показано, что чувствительность при анализе следов элементов,
или предел обнаружения, определяется по формуле
Спо > 3,29а/(птР ¦ Р/В)1'2, (8.46)
где т - время каждого 'измерения, п - число повторений каждого измерения,
Р - скорость счета на чистом элементе, Р/В - отношение пик/фон на чистом
элементе, т. е. отношение скорости счета на чистом элементе к скорости
счета фона на чистом элементе, и а - коэффициент, связывающий
концентрацию и интенсивность анализируемого элемента по эмпирическому
соотношению Зиболда- Огилви [146] (гл. 7).
Чтобы проиллюстрировать использование этого соотношения для расчета
предела обнаружения Ge в железных метеоритах [233] при помощи кристалл-
дифракционного спектрометра, были выбраны следующие значения параметров:
ускоряющее напряжение 35 кВ, т = 100 с, ток образца 0,2 мкА, л=16, Р = =
150 000 имп./с, а = 1, Р/В = 200. При этих значениях из уравнения (8.46)
получается Спо>0,0015%. Истинный предел об,на-
152
Глава 8
Таблица 8.5. Сравнение минимальных пределов обнаружения для Si и Fe]) прн
использовании систем детектирования с дисперсией по энергии н по длинам
