ZAF-коррекция

Коррекция ZAF означает поправку, которая учитывает следующие три влияния на характеристическую интенсивность рентгеновского излучения при проведении количественного анализа: 1) эффект атомного номера (Z), 2) эффект поглощения (A) и 3) возбуждение флуоресценции (F). эффект. Эти три эффекта описаны ниже. ZAF — это сокращение от эффектов.

1. Эффект атомного номера

Эффект атомного номера — это влияние разницы в составных элементах неизвестного образца и стандартного образца, а именно разницы в среднем атомном номере между двумя образцами, на величину генерации характеристического рентгеновского излучения. Эффект состоит из коэффициента обратного рассеяния и коэффициента проникновения.

Коэффициент обратного рассеяния предназначен для коррекции разницы в числе обратно рассеянных электронов, которые не вносят вклад в характеристическую генерацию рентгеновского излучения, которая зависит от среднего атомного номера. По мере того, как средний атомный номер неизвестного образца больше, число электронов, обратно рассеянных из образца, увеличивается, а число электронов, проникающих в образец и дающих вклад в генерацию рентгеновского излучения, уменьшается.

Коэффициент проникновения должен скорректировать разницу в количестве проникающих электронов, вносящих вклад в характеристическую генерацию рентгеновского излучения, которая зависит от величины тормозной способности массы.

Проникающие электроны возбуждают и ионизируют электроны в атомах образца и генерируют характеристическое рентгеновское излучение, теряя при этом свою энергию из-за этих процессов неупругого рассеяния. Потери энергии проникающего электрона при прохождении им единичной массовой глубины (массовой толщины) [1], выражается коэффициентом потерь энергии, а именно тормозной способностью массы. Чем больше средний атомный номер неизвестного образца, тем меньше тормозная способность массы. Тогда эффективность генерации характеристического рентгеновского излучения проникающими электронами возрастает.

Таким образом, коэффициент обратного рассеяния и коэффициент проникновения компенсируют друг друга для характеристической эффективности генерации рентгеновского излучения, когда средний атомный номер неизвестного образца отличается от среднего атомного номера стандартного образца.

Поправочный коэффициент атомного номера G^Z_A для расчета концентрации элемента А в неизвестном образце выражается следующим уравнением с использованием коэффициента обратного рассеяния и коэффициента проникновения.

G^Z_A = (R^Std_A / Р^Унк_A) х (С^Унк_A/S^Std_A)

R^Std_A: Коэффициент обратного рассеяния для элемента А стандартного образца.

R^Унк_A: Коэффициент обратного рассеяния для элемента А неизвестного образца.

S^Std_A: Коэффициент тормозной способности для элемента А стандартного образца.

S^Унк_A: Коэффициент тормозной способности для элемента А неизвестного образца.

2. Эффект поглощения

Эффект поглощения представляет собой эффект, при котором характеристические рентгеновские лучи, генерируемые в образце, поглощаются другими элементами в образце до тех пор, пока рентгеновские лучи не испускаются из образца, тем самым уменьшая интенсивность рентгеновского излучения.

В частности, низкоэнергетическое характеристическое рентгеновское излучение, генерируемое элементами с малыми атомными номерами, сильно поглощается элементами с большими атомными номерами. Наоборот, высокоэнергетическое характеристическое рентгеновское излучение, генерируемое элементами с большими атомными номерами, в меньшей степени поглощается элементами с малыми атомными номерами, поэтому уменьшение интенсивности рентгеновского излучения почти незначительно. Поэтому поправка на поглощение важна при количественном анализе элементов с малыми атомными номерами.

Величина поглощения характеристического рентгеновского излучения выражается как функция f (χ) от переменной χ = (µ/ρ) cosecθ определяется массовым коэффициентом поглощения (μ/ρ) образца и углом взлета θ детектора рентгеновского излучения. Отмечено, что переменная χ связана со степенью ослабления рентгеновского излучения составными элементами и длиной пути характеристического рентгеновского излучения в образце.

Когда угол взлета детектора мал, переменная χ становится большой, и генерируемые рентгеновские лучи проходят большее расстояние через образец, таким образом, рентгеновские лучи подвергаются большему поглощению. Поправочный коэффициент поглощения G^A_A для элемента А выражается следующим уравнением как отношение поглощения для стандартного образца к поглощению для неизвестного образца.

G^A_A = ф^Std_A(х^Std_A)/ф^Унк_A(х^Унк_A)

f^Std_A(х^Std_A): Функция поглощения переменной χ , которая связана со степенью ослабления рентгеновского излучения составными элементами и длиной пути, для характеристического рентгеновского излучения от элемента А стандартного образца.

f^Унк_A(х^Унк_A): функция поглощения переменной χ , которая связана со степенью ослабления рентгеновского излучения составляющими элементами и длиной пути, для характеристического рентгеновского излучения от элемента А неизвестного образца.

3. Эффект возбуждения флуоресценции

Эффект возбуждения флуоресценции представляет собой эффект, при котором высокоэнергетическое характеристическое рентгеновское излучение от других элементов во вторичном образце генерирует характеристическое рентгеновское излучение измеряемого элемента А, тем самым вызывая добавление характеристического рентгеновского излучения. интенсивность элемента А. Разница в величине возбуждения флуоресценции характеристического рентгеновского излучения для элемента А между стандартным образцом и неизвестным образцом корректируется с использованием поправочного коэффициента возбуждения флуоресценции. Поправочный коэффициент возбуждения флуоресценции G^F_A выражается следующим уравнением с использованием отношения возбуждения флуоресценции γ между количеством характеристического рентгеновского излучения, генерируемого элементом А падающим электронным пучком, и количеством рентгеновского излучения (рентгеновского излучения флуоресценции) от элемента А, вызванного другие элементы.

G^F_A = (1+γ^S^td_A)/(1+γ^Унк_A)

γ^Std_A: Коэффициент возбуждения флуоресценции элемента А в стандартном образце.

γ^Унк_A: коэффициент возбуждения флуоресценции элемента А в неизвестном образце.

Во многих случаях коррекция флуоресценции незначительна, потому что эффект возбуждения флуоресценции невелик, за исключением комбинации определенных элементов. Когда энергия рентгеновского излучения основного составного элемента немного больше, чем энергия рентгеновского излучения измеряемого микроэлемента, поправка становится большой. Например, в случае следов хрома (Cr) в железе (Fe) происходит значительное увеличение интенсивности рентгеновского излучения из-за возбуждения флуоресценции.

В заключение, используя поправку ZAF, массовая концентрация C^Унк_A элемента А в неизвестном образце выражается следующим уравнением.

C^Унк_A = Г^Z_A х г^A_A х г^F_A х С^Std_A х К_A

G^Z_A: Поправочный коэффициент атомного номера.

G^A_A: Поправочный коэффициент поглощения.

G^F_A: Поправочный коэффициент возбуждения флуоресценции.

C^Std_A: массовая концентрация элемента А в стандартном образце.

K_A: относительная интенсивность элемента A (коэффициент K).

Следует отметить, что, как правило, наибольшее влияние оказывает поправка на поглощение (A), за которой следуют поправка на атомный номер (Z) и поправка на возбуждение флуоресценции (F), хотя это зависит от вида образца и условий измерения.

Поскольку метод коррекции ZAF можно применять ко всем анализируемым элементам, он наиболее широко используется при подготовке различных стандартных образцов, начиная от простых веществ и заканчивая соединениями. К другим методам коррекции относится метод φ(ρz).

[1] Массовая глубина: этот параметр выражается произведением плотности и расстояния в единицах г/см.². Его также называют «толщиной массы» или «плотностью площади». Он используется для учета влияния плотности вещества при рассмотрении расстояния, которое электронный луч или рентгеновское излучение проходит через вещество.