Fluorescență de raze X

Domeniu: Fizică

Conține 1 fișier: doc

Pagini : 69 în total

Cuvinte : 14510

Mărime: 397.48KB (arhivat)

Publicat de: Angel Farkas

Puncte necesare: 13

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: CONF.DR. ANTOANETA ENE

UNIVERSITATEA ”DUNAREA DE JOS” GALATI FACULTATEA DE STIITE SPECIALIZAREA FIZICA

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Introducere
Capitolul I. Fluorescenţa de raze X
1.1. Principiile fluorescenţei de raze X.
1.1.1 Principiile fluorescenţei de raze X.
1.1.2 Atenuarea radiaţiilor X în substanţă.
1.2. Surse de excitare a radiaţiilor X.
1.2.1 Excitarea cu ajutorul tubului generator de raze X.
1.2.2. Excitarea directă cu electroni.
1.2.3. Excitarea cu radioizotopi.
1.2.4. Excitarea cu particule încărcate.
1.3. Emisia radiaţiilor X sub acţiunea particulelor grele încărcate
1.3.1. Interacţia cu substanţa a particulelor grele încărcate.
1.3.2. Încetinirea particulelor încărcate la trecerea prin materie.
1.3.3. Secţiunea eficace de ionizare.
1.4. Acceleratoare de particule încărcate.
1.4.1. Acceleratoare directe.
1.4.2 Acceleratoare ciclice.
Capitolul II. Interacţia particulelor grele încărcate cu substanţa
2.1 Frânarea prin ionizare.
2.1.1 Ionizarea şi excitarea atomilor.
2.1.2 Formula lui Bohr pentru ionizarea specifică.
2.1.3 Dependenţa de mediu a pierderii de energie prin ionizare.
2.2 Radiaţia de frânare.
2.3 Parcursul particulelor încărcate în substanţă.
Capitolul III. Producerea radiaţiilor X sub acţiunea particulelor încărcate
3.1 Analiza calitativa.
3.2 Analiza cantitativă.
3.2.1 Ecuaţiile fundamentale ale excitării razelor X
3.2.1.a. Cazul excitării cu fotoni.
3.2.1.b Cazul excitării cu electroni (EMP).
3.2.1.c. Cazul excitării cu particule grele încărcate (PIXE).
Capitolul IV. Detecţia radiaţiilor X
4.1 Separarea unui fascicul policromatic de radiaţii. Tipuri de spectrometre.
4.1.1 Spectrometre cu dispersie după lungimea de unda.
4.1.2 Spectrometre cu dispersie după energie.
4.2. Detecţia radiaţiilor X.
4.2.1. Contorul proporţional cu circulaţie de gaz.
4.2.2. Detectorul cu scintilaţie.
4.2.3. Detectorul cu semiconductori.
4.3. Prelucrarea automată a spectrelor energetice ale razelor X de fluorescenţă
CAPITOLUL V. APLICATII ALE FLUORESCENTEI DE RAZE X.

Extras din licență

INTRODUCERE

Excitarea radiaţiilor X cu particule grele încărcate (PIXE – Particle induced X-ray emission”) este o metodă relativ nouă utilizată în cercetări ale compoziţiei de microelemente în probe de diferite matrici.

Una din primele încercări de aplicare a metodei a fost făcută de Cristenssen şi constă în măsurarea densităţii superficiale a peliculelor de Al, Cu, Yb prin bombardarea cu protoni, sensibilitatea metodei fiind limitată la densităţi superficiale echivalente cu 1,2Å.

O altă aplicaţie, comunicată de Johansson este determinarea urmelor de elemente într-un material de cercetat. Acesta este depus pe o foiţă de C (40g/cm2), bombardată cu protoni de 1,5 MeV. Razele X rezultate erau detectate cu Si(Li) şi analizate cu un analizor de 4096 de canale. Astfel s-au analizat soluţii foarte diluate dintr-o sare de Ti şi de Cu.

Ca o ilustrare a utilizării metodei este cercetată contaminarea aerului şi a apei. Pe o foiţă de C de acelaşi tip, expusă timp de o zi la aer, s-au obţinut picurile următoarelor elemente: P, S, Ti, V, Cr, Mn, Cu, Zn, Sr, Zr, Pb. Timpul de analiză a fost de 60 de minute, la un curent de 2,5A.

O altă aplicaţie interesantă este datorată lui Musket şi constă în determinarea grosimii peliculei de Au şi a timpului mort la detectori cu Si(Li).

În afară de analiza elementelor, razele X au mai fost folosite şi pentru cunoaşterea distribuţiei particulelor în fasciculele acceleratoarelor.

Cu PIXE se analizează uşor elementele cu număr atomic mai mare decât al fierului (Co, Ni) din oţeluri. Pentru elemente mai uşoare decât fierul (Mn, Cr, V, Ti) limitele de detecţie sunt mai ridicate dar s-a găsit o metodă interesantă de îmbunătăţire a limitei de detecţie a elementelor cu n=1+4 în oţeluri prin reducerea randamentului de producere a radiaţiilor X-K ale fierului utilizându-se FRX indusă de PIXE pe ţintele primare de Co şi Fe.

În regiunea pământurilor rare din tabelul periodic analiza prin PIXE nu este foarte sensibilă şi utilizarea FRX excitată de radioizotopi este mai avantajoasă, cele două metode fiind complementare.

Totuşi PIXE are anumite avantaje. Astfel, faptul că secţiunile eficace de emisie X sunt foarte mari şi cresc cu energia particulei incidente dă posibilitatea ca timpul afectat unui experiment să fie în general scurt. Maximul secţiunii eficace fiind direct proporţional cu pătratul sarcinii proiectilului şi situat la o energie proporţională cu masa lui, permite alegerea fasciculului incident după acceleratorul de care dispunem.

Secţiunile eficace de emisie scad cu numărul atomic al ţintei, dar sunt suficient de mari la Z mici pentru a obţine analiza în acest domeniu, iar pentru numere atomice cu Z mari se pot folosi cu succes radiaţiile X din seriile L, M. Lipsa fondului de împrăştiere Compton, prezent în cazul excitării cu surse  şi fondul dat de radiaţia de frânare fiind foarte mic, fac ca experimentul cu particule încărcate să fie mai comod.

Avantajele acestei metode în condiţiile existenţei unor detectori cu rezoluţie energetică de ordinul a 100-200eV şi a unei surse de particule sunt următoarele:

- sensibilitatea mare a tehnicii permite punerea în evidenţă a tuturor elementelor din tabelul periodic. Metoda este în special adecvată elementelor uşoare, domeniu în care celelalte metode de excitare întâmpină greutăţi. Determinările cantitative ating 10-12g;

- analiza este nedistructivă, avantaj comun, de altfel şi celorlalte metode de analiză prin fluorescenţă;

- spectrele fiind foarte simple, datele se pretează la automatizare şi folosirea calculatorului;