Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 1)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 3)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 4)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 5)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 6)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 7)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 8)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 9)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 10)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 11)
>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 12)

TÁN XẠ (SCATTERING)

Tán xạ của chùm tia X qua mẫu dẫn tới hai quá trình: Tán xạ kết hợp (Không tổn thất năng lượng) và tán xạ Compton (Mất một phần nhỏ năng lượng).

Như ta đã đề cập ở phần trước, không phải toàn bộ chùm tia X tới đều tham gia vào hiệu ứng quang điện. Một phần không vào được các lớp vỏ bên trong vì vậy chúng không làm tăng hấp thụ mà thay vào đó chúng bị nguyên tử làm lệch hướng theo hai cách:

(1) Photon X - ray tới bị chệch hướng và không bị mất năng lượng.

Hình C.3 cho thấy hiệu suất huỳnh quang là một hàm của số nguyên tử. Các vạch K có khả năng xảy ra nhiều hơn các vạch L, điều đó giải thích sự khác nhau về hiệu suất chuyển mức loại K và L.
 
(2) Photon X – ray bị chệch hướng với tổn thất một ít năng lượng và do vậy làm tăng thêm bước sóng (Bước sóng tăng bằng năng lượng giảm  ).

Trong cách (1) mẫu tán xạ tia X sơ cấp với độ chính xác cùng năng lượng tán xạ này, vì vậy được gọi là tán xạ kết hợp hay tán xạ đàn hồi.

Trong cách (2) xem hình C.4, một số photon va chạm với electron liên kết yếu ở lớp vỏ ngoài nguyên tử. Electron chịu tác động bị bật ra và mang theo một phần năng lượng của photon tới rời khỏi nguyên tử. Do đó photon sơ cấp bị tán xạ với năng lượng thấp đi một ít. Hiệu ứng này được gọi là tán xạ Compton. Sự chênh lệch năng lượng giữa photon tới và photon compton chỉ phụ thuộc vào góc φ giữa chùm tia X – ray tán xạ và đi thẳng. Điều này được biểu diễn bằng phương trình:
 
Vì vậy Δλ không phụ thuộc vào cả bước sóng tia X lẫn số nguyên tử của vật thể tán xạ. Mặt khác, tỷ lệ cường độ giữa tán xạ kết hợp và tán xạ compton phụ thuộc vào số nguyên tử của vật thể tán xạ.

Trong phép đo phổ X – ray thực tế. Chúng ta phải đối diện với các tia X tán xạ. Các tia X tán

xạ kết hợp tạo thành phông nền trong phổ tia X. Do chúng nằm đúng cùng mức năng lượng của vạch nguyên tố được đo nên thông thường không thể phân biệt được. Do đó phông nền trong XRF có thể lớn hơn so với tán xạ chùm tia X sơ cấp từ mẫu. VÌ các nguyên tố nặng hấp thụ nhiều và tán xạ ít, mức phông nền trong phổ từ các nguyên tố nặng hầu như không gây ảnh hưởng. Nhưng mặt khác nó cũng trở thành yếu tố hạn chế khi đo các nguyên tố nhẹ có hàm lượng thấp.
 
Trở lại với thực tế, điều này nói nên rằng với mạng nguyên tố nặng chúng ta không gặp trở ngại với phông nền. C.n nếu làm việc với mạng nguyên tố nhẹ chúng ta phải chú . tới độ cao của phông nền. Tán xạ compton thể hiện bằng các vạch riêng đi cùng với các vạch K và L của nguyên tố dùng làm Anode ống tia X (Xem hình C.5).
 
Toàn bộ 3 dải phổ được ghi lại với ống tia X dùng Anode là Rh:

a/ Được đo với mạng nguyên tố nhẹ (Teflon).

b/ Được đo với mạng nguyên tố trung bình (Al tinh khiết).

c/ Được đo với mạng nguyên tố nặng (Fe tinh khiết). 4 vạch đo được là Rh Kα và Rh Kβ cùng với Rh_compton Kα và Rh_compton Kβ. Lưu ý rằng cường độ của cả 4 vạch giảm dần khi đi về phía nguyên tố nhẹ. Mặt khác, tỷ lệ giữa vạch kết hợp và vạch compton tăng dần khi tiến về mạng nguyên tố nặng.

SỰ TRUYỀN QUA (TRANSMISSION):

Sự truyền qua là đối lập với sự hấp thụ. Khả năng truyền qua hoặc hấp thụ của tia X đối với vật chất có thể được biểu diễn bằng quan hệ hàm số mũ. Nếu I0 là cường độ tia X (Năng lượng E hoặc bước sóng λ) rọi lên mẫu có độ dày t (cm) thì cường độ tia X truyền qua I được tính bằng:
 
Với: μ - Hệ số suy giảm khối (cm2/g).
        ρ - Tỷ trọng của mẫu (g/cm3).

Hệ số suy giảm khối trong công thức này liên quan đến bước sóng đặc thù trong mỗi vật hấp thụ và chính là tổng của 2 hệ số τ và σ (τ là hệ số hấp thụ quang điện khối và σ là hệ số tán xạ khối).
 
Các hệ số này có thể tìm kiếm trong các giáo trình chuẩn và các tài liệu phổ thông. Công thức này rất tiện dụng khi chúng ta cần tính chiều dày của các bộ lọc cường độ, khả năng đâm xuyên của tia X trong mẫu vật... Sự suy giảm cường độ tia X do hấp thụ quang điện và các loại tán xạ là một thuộc tính quan trọng của nguyên tử. Do đó hệ số suy giảm khối của hợp chất tuân theo định luật đơn giản của trung bình trọng lượng.

Ví dụ: Một hợp chất gồm các nguyên tố i, j, k... có tỷ phần khối lượng là Mi, Mj, Mk... thì hệ số suy giảm khối hoặc với Ci, Cj, Ck là các phân số khối lượng.

THUẬT NGỮ ĐƯỢC DÙNG TRONG XRF:

Các electron trong nguyên tử không chuyển động theo cùng một quỹ đạo nhưng chúng tự phân bố theo đúng những lớp vỏ quanh hạt nhân. Các lớp vỏ đã biết là K, L, M, N, O, P và Q. Lớp vỏ K gần hạt nhân nhất. Mỗi lớp vỏ đại diện cho một mức năng lượng, trong nó gồm nhiều mức năng lượng phụ thuộc khác nhau.
 
Các vạch phổ tia X đều được gộp theo các lớp vỏ K, L, M, N... Toàn bộ các vạch trong mỗi lớp vỏ nhận được từ sự chuyển dịch electron từ các lớp vỏ (Mức) cao hơn về lớp vỏ đó.

Khi một lỗ trống ở lớp vỏ K được điền vào bằng một electron từ lớp vở L thì chúng ta có bức xạ vạch Kα, c.n khi một electron từ lớp vỏ M điền vào lỗ trống này thì chúng ta lại có bức xạ vạch Kβ. Tương tự nếu lỗ trống ở lớp vỏ L được điền vào bằng một electron từ lớp vỏ M thì chúng ta có bức xạ vạch Lα, c.n nếu lỗ trống đó được điền vào bằng một electron từ lớp vỏ N thì chúng ta có bức xạ vạch Lβ, và nếu nó được điền bằng một electron từ lớp vỏ O thì chúng ta có bức xạ vạch Lγ.
 
Mỗi nguyên tố đều có các lớp vỏ K, L, M đặc trưng riêng của nó. VÌ vậy các nguyên tố nhẹ chỉ tạo được các vạch K, các nguyên tố trung bình có thể phát xạ các vạch K và L, trong khi các nguyên tố nặng tạo ra các loại vạch K, L, M. Chính vì thế phổ sẽ phức tạp hơn khi tiến về phía các nguyên tố nặng. Trong thực tế XRF thường chọn vạch K, L để đo mỗi nguyên tố, mặc dù có thể hiện diện các vạch khác. Việc chọn vạch phân tích phụ thuộc chính vào loại mẫu, các nguyên tố trong mẫu, dải nồng độ của các nguyên tố và các điều kiện kích thích mẫu.