количественная коррекция

Поправка для получения правильных значений концентрации составляющих элементов в неизвестном образце с использованием характеристического рентгеновского излучения, генерируемого облучением электронным пучком. Поправка применяется к первому приблизительному значению концентрации, которое рассчитывается с использованием отношения интенсивностей (отношение K = C^U/C^Std) характеристических рентгеновских лучей от неизвестного образца и эталонного образца (известны массовые концентрации составляющих элементов).

Составляющие элементы и соотношение их содержаний у неизвестного образца отличаются от таковых у стандартного образца. В результате измеренное отношение K не равно отношению концентрации неизвестного образца к стандартному образцу. Таким образом, необходимы поправки для получения правильных концентраций неизвестного образца. Поправочный коэффициент G состоит из следующих трех поправок: 1) Поправка на атомный номер G.^Z из-за разницы характеристических коэффициентов генерации рентгеновского излучения, 2) Поправка на поглощение G^A из-за разницы в поглощении характеристических рентгеновских лучей при их прохождении через образец и 3) коррекции флуоресценции G^F из-за разницы в эффективности генерации флуоресцентного рентгеновского излучения (рис. 1). Методы расчета этих поправочных коэффициентов включают метод коррекции ZAF и метод Phi-Rho-Z (метод φ(ρz)).

Рабочий процесс количественной коррекции (при стандартном количественном определении) показан на рис. 2. Чтобы получить поправочный коэффициент G, сначала измеряются все характеристические рентгеновские лучи, генерируемые неизвестным образцом, и составляющие элементы (N = A, B , C,…) образца. Далее мы объясним, как получить массовые концентрации элементов в неизвестном образце с описанными выше поправками.

Первое приближенное значение концентрации C_A⁰ элемента А в неизвестном образце рассчитывается путем умножения измеренного коэффициента К_A = C_A^U /C^Std_A по массовой концентрации C^Std_A элемента А в стандартном образце. По той же методике первые приближенные концентрации C_B⁰, C_C⁰… элементов B, C... в неизвестном образце. Тогда поправочный коэффициент G_N⁰ (_{Н=А, В, С…}) рассчитывается с использованием первых приближенных концентраций C_N⁰ всех составных элементов, содержащихся в неизвестном образце. Вторая приблизительная массовая концентрация C_N¹ вычисляется путем умножения G_N⁰ по первой приближенной концентрации C_N⁰ (= С^Std_N х К_N). Далее, используя скорректированную массовую концентрацию C_N¹, G_N¹ получается, и C_N² рассчитывается путем умножения C_N⁰ по Г_N¹. Повторяя эту процедуру, когда расчетная массовая концентрация C_N^{я + 1} становится очень близким к предыдущему C_Nⁱ, значение принимается за истинное значение.

Существует два метода определения отношения K и C_N⁰: (1) стандартное количественное определение, при котором готовится стандартный образец и фактически измеряется характеристическая интенсивность рентгеновского излучения, и (2) безстандартное количественное определение, при котором используются теоретические расчеты или справочные данные, подготовленные производителем EDS.

Когда разница в среднем атомном числе составных элементов велика между неизвестным образцом и стандартным образцом, величина поправки становится большой, потому что становится большой разница в характеристической эффективности генерации рентгеновского излучения и поглощении в образце. Как правило, наибольший эффект дает коррекция поглощения, за ней следуют коррекция атомного номера и коррекция флуоресценции. В частности, при высоком ускоряющем напряжении (например, 20 кВ, 30 кВ) электронный пучок проникает глубже в образец, генерируя характеристическое рентгеновское излучение. Таким образом, рентгеновские лучи проходят большее расстояние в образце, и тогда становится важной поправка на поглощение. Коррекцией флуоресценции часто можно пренебречь, поскольку эффект флуоресценции невелик, за исключением комбинаций определенных элементов. Подробные пояснения поправки на поглощение, поправку на атомный номер и поправку на флуоресценцию см. в термине «коррекция ZAF».

Рис. 1 Три поправочных коэффициента, используемые для количественной коррекции

Часть падающих на образец электронов упруго и неупруго рассеивается на составляющих его атомах (элементах) (①). Некоторые электроны рассеиваются обратно и испускаются за пределы образца в виде отраженных электронов. Электроны, проникающие в образец, генерируют непрерывное рентгеновское излучение и характеристическое рентгеновское излучение элемента А (②). Проникающие электроны также генерируют характеристическое рентгеновское излучение элемента B (③). В этом процессе неупругого рассеяния эти электроны теряют свою энергию. Разница в характеристической эффективности генерации рентгеновского излучения между неизвестным образцом и стандартным образцом в таком процессе рассеяния корректируется как поправочный коэффициент атомного номера G^Z.

Часть генерируемого характеристического рентгеновского излучения поглощается образцом. Поскольку величина поглощения характеристического рентгеновского излучения зависит от составляющих элементов и их распространенности, разница между неизвестным образцом и стандартным образцом корректируется с помощью поправочного коэффициента поглощения G^A (④).

В некоторых случаях характеристические рентгеновские лучи элемента А возбуждаются характеристическими рентгеновскими лучами другого элемента В (③) или непрерывными рентгеновскими лучами и рентгеновскими лучами той же энергии, что и характеристические рентгеновские лучи. элемента А (флюоресцентные рентгеновские лучи) генерируются (⑤). Разница во флуоресцентных рентгеновских лучах между неизвестным образцом и стандартным образцом корректируется с помощью поправочного коэффициента флуоресценции G.^F.

Рис. 2 Рабочий процесс количественной коррекции концентраций составляющих элементов в неизвестном образце.

Связанный термин(ы)