ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОГЛОЩЕНИЯ В РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОМ МИКРОАНАЛИЗЕ
Аннотация
Известны два основных способа нахождения массовых коэффициентов ослабления рентгеновских лучей μ: экспериментальный и теоретический путём расчёта методами квантовой механики. Коэффициенты, полученные экспериментально, получили широкое распространение в рентгеноспектральном микроанализе (РСМА), в том числе и при анализе в ультрадлинноволновой области при определении содержания элементов с низким атомным номером (F – Be). Тем не менее, неопределённость экспериментальных коэффициентов всё ещё высока. Теоретические коэффициенты ослабления стали известны позднее, но уже показали свою перспективность, хотя доступны только при энергии рентгеновского излучения более 1 кэВ. На практике теоретические коэффициенты могут быть использованы с помощью аппроксимации зависимости μ от энергии Ерентгеновского фотона. Энергия рентгеновского излучения, используемого в РСМА, ограничена величиной порядка 10 кэВ, что позволяет учитывать только поглощение излучения, пренебрегая его рассеянием. При рассмотрении существующих способов аппроксимации зависимости массового коэффициента поглощения τ от энергии выяснилось, что все они построены на данных теоретического расчёта Дж. Скофилда и приводят к близким результатам. Для практических целей РСМА наиболее подходящим представляется способ, предложенный Х. Эбелем и др. Опыт применения теоретических коэффициентов при анализе породообразующих минералов и при анализе в областиМ-краёв поглощения (элементы с атомными номерами 76 – 83 и редкоземельные элементы) показал обнадёживающие результаты. Использование теоретических коэффициентов поглощения в сочетании с расчётом поправки на поглощение методами phi-rho-z-моделирования ведёт к повышению точности количественных определений.
Ключевые слова: поглощение рентгеновского излучения, рентгено-спектральный микроанализ, аппроксимация.
Ю.Г. Лаврентьев*, Л.В. Усова
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, Российская Федерация, 630090, Новосибирск,
пр. Академика Коптюга, 3
Полный текст:
PDF (Russian)Литература
Röntgen W.C. On a new kind of rays. Nature, 1896, vol. 53, pp. 274-276.
Barkla C.G., Sadler C.A. Secondary x-rays and the atomic weight of nickel. Phil. Mag., Series 6, 1907, vol. 14, pp. 408-422.
Barkla C.G., Sadler C.A. The absorption of Röntgen rays. Phil. Mag., Series 6, 1909, vol. 17, pp. 739-760.
Gerward L. The dawn of x-ray spectroscopy. X-ray Spectrom., 2013, vol. 43, pp. 343–348. DOI 10.1002/xrs.2454
Stobbe M. Zur Quantenmechanik photoelektrischer Prozesse // Ann. Phys., 1930, vol. 399, pp. 661-715. doi: 10.1002/andr.19303990604
Blokhin M.A. Fizika rentgenovskikh luchei [Physics of X-rays]. Moscow, State publishing house of technical and theoretical literature, 1957. 518 p. (in Russian).
Pavlinskij G.V. Osnovy fiziki rentgenovskogo izlucheniia [Bases of physics of X-ray radiation]. Мoscow, Fizmatlit, 2007. 240 p. (in Russian).
Hubbel J.H. Compilation of photon cross-sections: some historical remarks and current status. X-ray Spectrom., 1999, vol. 28, pp. 215-223.
Yakowitz H., Heinrich K.F.J. Quantitative electron probe microanalysis: Absorption correction uncertainty. Microchim. Acta, 1968, vol. 1, pp. 182-200.
Marenkov O.S. [X-ray attenuation coefficients]. Apparatura i metody rentgenovskogo analiza [Equipment and techniques for X-ray analysis], Leningrad, 1985, no. 33, pp. 58-65. (in Russian).
Henke B.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflections at E = 50 – 30000 eV, Z = 1, 92. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1993, vol. 54, pp. 181-342.
Marenkov O.S. Tablitsy i formuly rentgenospektral'nogo analiza. Metodicheskie rekomendatsii [Tables and formulas of X-ray spectral analysis. Methodical rekomendations]. Leningrad, Mashinostroenie, 1981, vol. 1, 110 p.; 1982, vol. 3, 101 p. (in Russian).
Orlic I., Loh K.K., Sow C.H., Thong P. Parametrization of the photon mass attenuation coefficients in the energy range 0.1 – 1000 keV. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1993, vol. 74, pp. 352-361.
Finkelshtein A.L., Farkov P.M. [Approximation of X-ray attenuation coefficients in the energy range 0.1 to 100 keV]. Analitika i kontrol' [Analytics and control], 2002, vol. 6, no 4, pp. 377-382. (in Russian).
Ebel H., Svagera R., Ebel M., Shaltout A., Hubbel J.H. Numerical description of photoelectric absorption coefficients for fundamental parameter programs. X-ray Spectrom., 2003, vol. 32, pp. 442-451.
Scofield J.H. Theoretical photoionization cross section from 1 to 1500 keV. Lawrence Livermore Labor. Rep. UCRL-51326, 1973.
Storm E., Israel H. Photon cross-section from 1 keV to 100 MeV for elements Z=1 to Z=100. Nuclear Data Tables, 1970, A7, no 6, pp. 565-681.
Berger M.J., Hubbel J.H. XCOM: Photon cross section on a personal computer. Report NBSIR 87-3597, 1987.
Hubbel J.H., Seltzer S.M. Tables of mass attenuation coefficients and mass energy-absorption coefficients from 1 KeV to 20 MeV for elements Z = 1 to 92 and 48 additional substances of dosimetric interest. Report NISTIR 5632, 1995.
Marenkov O.S., Singarieva T.V. [Calculation of atomic photoeffect cross-section of X-ray and gamma radiation for statistical simulation transfer processes. Energy range 1 ≤ E ≤ 150 keV]. Apparatura i metody rentgenovskogo analiza [Equipment and techniques for X-ray analysis], Leningrad, 1980, no. 23, pp. 143-144 (in Russian).
Marenkov O.S., Komkov V.G. [Interpolation formula for calculation of X-rays and gamma photons atomic photoeffect cross-section]. Apparatura i metody rentgenovskogo analiza [Equipment and techniques for X-ray analysis], Leningrad, 1978, no. 21, pp. 103-115 (in Russian).
Veigele W.J. Photon cross section from 0.1 keV to 1 MeV for elements Z = 1 to Z = 94. Atomic Data Tables, 1973, vol. 5, no 1, pp. 51-111.
Lavrent’ev Yu.G., Usova L.V. New version of the CARAT program for quantitative x-ray spectral microanalysis. J. Anal. Chem., 1994, vol. 49, no. 5, pp. 417-422.
Heinrich K.F.J. X-ray absorption uncertainty. The Electron Microprobe, N.Y., Wiley, 1966, pp. 296-377.
Heinrich K.F.J. Mass absorption coefficients for electron probe microanalysis. 11thInternational Congress on X-Ray Optics and Microanalysis, 1986 / Ed. Brown J.D., Packwood R.H., Ontario Univ. Press, 1987, pp. 67-119.
Lavrent’ev Yu.G., Usova L.V. Choosing the optimum method of calculating correction factors in x-ray spectral microanalysis of rock-forming minerals. J. Anal. Chem., 1996, vol. 51, no 5, pp. 300-307.
Lavrent’ev Yu.G., Usova L.V. X-ray electron probe microanalysis in the vicinity of M absorption edges. J. Anal. Chem., 2009, vol. 64, no.10, pp. 1035-1041. doi:10.1134/S1061934809100116
Lavrent’ev Yu.G., Romanenko I.M., Novikov M.P., Usova. L.V., Korolyuk V.N. Synthetic TRPO4 crystals as reference samples in the quantitative X-ray electron probe microanalysis of rare earth elements. J. Anal. Chem., 2011, vol. 66, no. 9, pp. 831-837. doi:10.1134/S1061934811090085
Pouchou J.L., Pichoir F. Basic expression of “PAP” computation for quantitative ERMA // 11th International Congress on X-Ray Optics and Microanalysis. 1986 / Ed. Brown J.D., Packwood R.H. Ontario Univ. Press., 1987, pp. 249-253.
Merlet C. Maximum of the x-ray depth distribution in EPMA at normal incidence: an analytical expression // Microbeam Analysis, 1995, vol. 4, pp. 239-253.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.