Toshkent viloyati chirchiq davlat pedagogika instituti “Fizika va Kimyo” fakul’teti

Rentgen fluoressent analiz

Bu usulda namunaga trubkadan chiqayotgan birlamchi rentgen nurlari ta’sir ettiriladi. Buning natijasida namuna o‘zidan rentgen nurlari chiqara boshlaydi. Bu ikkilamchi rentgen nurlari namunaning sifat va miqdoriy tarkibiga bog‘liq bo‘ladi.

Trubkadan kelayotgan birlamchi rentgen fotonlari atom yadrosiga eng yaqin joylashgan orbitaldan, ya’ni K - qatlamda joylashgan elektronlarni urib chiqarayotgan bo‘lsin. Hosil bo‘lgan bo‘sh joylarga yadrodan uzoqroq turgan L, M va boshqa qatlamlarda joylashgan elektronlar o‘tadi (7.5-rasmga qarang). Bu o‘tishlar natijasida ikkilamchi rentgen nurlanishlari hosil bo‘ladi.
YUqorida aytganimizdek K - sathda tugaydigan hamma o‘tishlar K - chiziqlarning paydo bo‘lishiga olib keladi. Qaysi energetik sathdan (L yoki M - qatlamdan) elektronni o‘tishiga qarab hosil bo‘lgan chiziqlar K_ - yoki K_
- deb belgilanadi. Energiyasi yuqori bo‘lgan sathlardan L - qatlamga elektronni o‘tishi natijasida L - chiziqlar hosil bo‘ladi. Ular mos ravishda L_ - (M -qatlamdan o‘tganda) yoki L_ (N - qatlamdan o‘tganda) simvollari bilan belgilanadi.
Rentgen fluoressent usuli bilan miqdoriy analiz o‘tkazish uchun xarakteristik rentgen chiziqlarining intensivligini o‘lchash kerak.
Atomning yuqori energetik sathlaridan asosiy sathning bo‘sh joyiga elektron o‘tganda, har doim ham rentgen nurlari hosil bo‘lavermaydi. Rentgen nurlari chiqmaydigan o‘tishlar ham uchrab turadi, xususan, kelayotgan rentgen nurlarining energiyasi tashqi valent elektronlarni qo‘zg‘atishga va urib chiqarishga sarflansa. Xarakteristik rentgen nurlarining hosil bo‘lishiga olib keluvchi o‘tishlar soni n_i ning umumiy o‘tishlar soniga nisbatiga fluoressensiyaning chiqishi (W) deyiladi. U, quyidagi yarimempirik tenglamaga ko‘ra element atom nomerining ortishi bilan ko‘payadi.

Z
4
^{W } Z ⁴  32.2⁴
(7.5)

Masalan, kislorodning K-chiziqlari uchun fluoressensiyaning chiqishi 0,08% bo‘lgan holda mis uchun u 0,40% ga teng. Engil elementlarni aniqlash

uchun rentgen fluoressent usulning sezgirligi kamdir. SHuning uchun u, atom nomeri ( Z  13 ) o‘n uchdan katta bo‘lgan elementlarni aniqlash uchun ishlatiladi.
Miqdoriy analiz qilinayotgan moddaning xarakteristik rentgen nurlanishining intensivligi quyidagi omillarga bog‘liq:
Rentgen trubkasidan chiqayotgan birlamchi rentgen nurlarining intensivligiga va uning to‘lqin uzunliklari bo‘yicha taqsimlanishiga.
Aniqlanayotgan elementning namunadagi konsentratsiyasiga ya’ni uning atomlarini umumiy miqdoriga.
Namuna qatlamining qalinligiga. Plyonka holidagi namunaning qalinligi ortgan sari aniqlanayotgan atomlarning miqdori ortadi va qo‘zg‘atilgan atomlar chiqarayotgan rentgen nurlarining intensivligi ham ko‘payadi. Demak, qandaydir chegaragacha intensivlik qalinlikka proporsional bo‘ladi. Lekin namunaning qalinligi ma’lum bir chegaraviy qiymatga etgandan so‘ng, uni oshirgan bilan intensivlik o‘zgarmasdan qoladi. Bu hodisa, hosil bo‘lgan xarakteristik nurlarni namuna ichida yutilishi bilan tushuntiriladi.
Namunani asosini tashkil etuvchi moddaning xarakteriga, ya’ni hamroh elementlarning miqdoriga va tabiatiga bog‘liq. Bularning hammasi birgalikda matritsa effekti deyiladi. Birlamchi rentgen nurlarining bir qismi hamroh elementlar, ya’ni matritsa tomonidan yutiladi.
Rentgen fluoressent analiz o‘tkazadigan asbobning prinsipial sxemasi 7.6 - rasmda keltirilgan.

qo‘zg‘atish spektrga yoyish qayd qilish

7.6 - rasm. Rentgen fluoressent analiz o‘tkaziladigan asbobning prinsipial chizmasi. I - atomni qo‘zg‘atuvchi qism; II - rentgen nurlarini spektrga yoyuvchi qism; III - spektrni qayd qiluvchi qism; 1 - rentgen trubkasi, 2 - namuna, 3, 5 - kollimatorlar, 4 - kristall-analizator, 6 - signalni qabul qiluvchi detektor, 7 - kompyuter.
Rentgen trubkasidan 1 chiqayotgan birlamchi rentgen nurlari 2 namunaga tushib uning tarkibiga kiruvchi atomlarni qo‘zg‘atadi. Qo‘zg‘algan atomlar o‘zidan ikkilamchi xarakteristik rentgen nurlari chiqara boshlaydi. Namunaning yuzasidan qaytayotgan to‘lqin uzunligi har xil bo‘lgan rentgen nurlari ularni ichidan qat’iy parallel bo‘lgan qismini ajratib olish uchun 3 kollimator va o‘zaro parallel molibden plastinkalardan iborat sistema orqali o‘tkaziladi. Nurlarning parallel bo‘lmagan yoyilib ketayotgan qismi trubkalarning ichki yuzasi tomonidan yutiladi. Namunadan kelayotgan nurlar
4 kristall-analizator tomonidan spektrga yoyiladi ya’ni, to‘lqin uzunliklari bo‘yicha taqsimlanadi. Nurlarni kristaldan qaytish burchagi  tushish burchagiga teng. Lekin, bunday burchak bilan to‘lqin uzunligi  Breg tenglamasi orqali bog‘langan nurlargina qaytadi.

  2d sin
(7.6)

Bu erda d - kristall-analizator panjarasidagi atom tekisliklari orasidagi masofa.
Kristall-analizatorni aylantirib  burchakni o‘zgartirish orqali to‘lqin uzunligi turlicha bo‘lgan qaytgan nurlarni qayd qilish mumkin.
Kristall-analizator sifatida turli moddalarning kristallari ishlatiladi. Ularning ba’zilari atom tekisliklari orasidagi masofalari ko‘rsatilgan holda 2.3 - jadvalda keltirilgan.

2. 
   - jadval. Rentgen fluoressent analizda qo‘llaniladigan kristall- analizatorlar.
   

Kristall	2d, nm	Kristall	2d, nm
Kvars	0,1624	Etilendiaminditartrat	0,8803
Topaz	0,2712	Ammoniy fosfat	1,064
Litiy ftor	0,4026	Kaliy gidroftalat	2,640

Agar kristall-analizator sifatida litiy ftor ishlatilsa (2d = 0.4026 nm) hamda  burchak 0 dan to 80⁰ gacha burilsa, bu holda qaytgan nurlarning to‘lqin uzunligi 0,068 - 0,394 nm oraliqqa to‘g‘ri kelishini (7.6) formula orqali oson hisoblash mumkin. SHu oraliqqa mos keluvchi K - spektr chiziqlari yordamida atom nomerlari 19 dan to 42 gacha ya’ni, kaliydan to

molibdengacha ( K_1
= 0.0709 nm) (2.2 - jadvalga qarang) bo‘lgan atomlarni

sifat va miqdoriy analiz qilish mumkin. Etilendiaminditartrat bilan esa atom nomerlari kichkina bo‘lgan atomlarni masalan, alyuminiyni aniqlash mumkin.

₂ 2


C
Kristall-analizatordan qaytayotgan monoxromatik nurlar kollimatordan o‘tib signal qabul qiluvchi 6 qurilmaga tushadi va undan 7 kompyuterga uzatiladi. Signal qabul qiluvchi qurilma sifatida Geyger hisoblagichi, proporsional yoki ssintillyasion hisoblagichlar ishlatiladi. Ssintillyasion hisoblagich, talliy qo‘shish orqali faolligi oshirilgan kaliy yod kristallfosfordan iborat bo‘lib, uning vazifasi rentgen nurlarini chaqnab ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘likka aylantirishdan iborat. YOrug‘lik o‘z navbatida elektr signaliga aylantirib kuchaytiriladi hamda foydalanish uchun kompyuterga uzatiladi.