>> Cơ bản về phân tích XRF (Phần 4)
>> 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)
CẤU TRÚC ĐA LỚP (MULTILAYER):
Khi chúng ta chuyển từ các bước sóng ngắn (Các nguyên tố nặng) sang các bước sóng dài (Các nguyên tố trung bình), khoảng cách 2d của tinh thể được dùng cũng tăng lên để phù hợp với định luật Bragg và dải góc ở đó. Tuy nhiên, khi tới các bước sóng rất dài (Vạch K của các nguyên tố nhẹ từ Be tới Mg), chúng ta phải sử dụng các tinh thể có khoảng cách 2d lớn hơn (>10Ao). Hầu hết các tinh thể tự nhiên không có khoảng cách 2d lớn hơn như thế. Trước kia, một số các nguyên tố nhẹ này được đo bằng các tinh thể tổng hợp như chì Stearates và một vài loại tinh thể xà phòng, chúng có nhược điểm (Hỏng do bức xạ, không ổn định trong chân không). Hiện nay đã sẵn có các tinh thể với cấu trúc ổn định mới được gọi là “Vi cấu trúc tổng hợp” phân lớp (Viết tắt là L S M). Chúng gồm nhiều lớp nguyên tố nhẹ (B, C...) và nguyên tố nặng (Mo, Ni...) với khoảng cách 2d xen kẽ được kết tủa trên nền Si.
Ưu thế của cấu trúc nhân tạo này là người ta có thể thử nghiệm tối ưu hoá hỗn hợp các nguyên tố nhẹ và nặng, độ dày các lớp và khoảng cách 2d để tạo được tinh thể tốt nhất có thể đối với nguyên tố cần phân tích. Thành quả của sự phát triển mới này là ngày nay chúng ta có hàng loạt nhưng tinh thể đa lớp đáp ứng việc đo những nguyên tố từ Be đến Mg. Chúng ta chủ yếu dùng 3 đến 4 loại tinh thể đa lớp này cùng với các tinh thể tự nhiên.
SỰ PHẢN XẠ VÀ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI (REFLECTIVITY AND RESOLUTION):
Ngoài việc có khoảng cách 2d thích hợp, tinh thể còn phải có hiệu suất nhiễu xạ (Tỷ số giữa các photon được nhiễu xạ và các photon tới) tốt. Một số tinh thể như LiF có độ phản xạ cực tốt trong khi một số khác lại bị coi là hiệu suất nhiễu xạ kém. Người ta thường quan tâm đến đỉnh phản xạ (Peak) mà không chú ý đến phản xạ toàn cục. Khả năng phản xạ biến đổi tinh thể khi tinh thể được “Lắc” quanh đỉnh nhiễu xạ với một góc nhỏ được gọi là “Cong rung” của tinh thể. Chiều cao và độ rộng của đường cong được ghi lại cho ta thông tin về phản xạ trên toàn dải cũng như đỉnh và độ rộng của Profile (*) nhiễu xạ.
Các đặc trưng này phụ thuộc một số yếu tố, trong đó quan trọng nhất là cấu trúc tinh thể. Nếu tinh thể gần hoàn hảo (Không có khuyết tật, không bị hư hại bề mặt, không lẫn tạp...) thì nó sẽ có đường cong lượn rất hẹp, còn ngược lại (Tinh thể không hoàn hảo) sẽ có phản xạ với đỉnh thấp. Điều này thuộc về một hiệu ứng được gọi là “Tự tắt” (Self-extinction) trong tinh thể. “Tự tắt” về bản chất là do các sóng phản xạ từ các mặt phẳng nội tại trong tinh thể đều bị phản xạ ngược vào trong tinh thể ở nơi có khuyết tật nào đó (Sai lệch với chu kỳ hoàn hảo).
Vì vậy hầu hết các tinh thể được dùng trong phổ kế đều được xử lý như mài bóng, xử lý bề mặt, uốn dẻo, loại bỏ tạp chất... Tất nhiên phải thực hiện theo cách kiểm soát được để không mở rộng profile nhiễu xạ. Thông thường các tinh thể nhân tạo thường cho các profile nhiễu xạ rất rộng khi so sánh với tinh thể tự nhiên.
Tóm lại, cần lưu ý rằng:
1) Một số tinh thể có khả năng phản xạ cao bất thường ở các bước sóng riêng biệt, tinh thể InSb là một trong số đó. Mặc dù PET là tinh thể được dùng với chủ định là loại thông dụng (Trong giác kế) để đo Al, Si, S và Cl, nhưng chính tinh thể InSb lại có khả năng phản xạ gấp đôi với vạch SiKα.
2) Một số tinh thể chỉ phát xạ các nhiễu xạ bậc lẻ (Vạch bậc 1, 3, 5...) tinh thể Ge là một ví dụ. Các vạch bậc cao của nó rất tiện dụng để đo P, S và Cl Vì không có nhiễu xạ bậc chẵn (Vạch bậc 2, 4, 6...). Đây là một lợi thế được thêm vào khi cần hạn chế các vạch bậc cao.
3) Một số tinh thể có thể phát xạ phổ huỳnh quang đặc trưng của chúng. Điều này có thể thấy ở một số trường hợp khi phông nền cao ở đúng vị trí các nguyên tố.
|
(*) Profile: Là hình dạng đặc trưng của mỗi nguyên tố được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và được dùng trong phân tích định lượng để phân biệt các vạch phổ chồng (Overlap) cùng với phạm vi đỉnh (Peak) của nguyên tố được phân tích.
Đối với mỗi nguyên tố thường có sự tập hợp của hai loại vạch (K và L) thì đều có thể dẫn tới dải năng lượng của phổ kế. Đối với các vạch K là toàn bộ các vạch Kα, Kβ, đối với các vạch L là toàn bộ các vạch Lα, Lβ, Lγ... Không phải toàn bộ các vạch đều được lọc qua bộ lọc sơ cấp và các bộ lọc khác. Trong phân tích, cường độ của mỗi nguyên tố thường được tách ra bằng quá trình phân giải. Mỗi nguyên tố phải có một Profile liên quan được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của máy tính. Profile được dùng để phân tích, đánh giá phổ chồng và các nguyên tố được dùng trong các hiệu ứng hấp thụ và tăng cường.
Một cách lý tưởng, Profile cần được xây dựng từ các nguyên tố hoặc oxide tinh khiết, thực tế vẫn có thể còn lẫn lượng nhỏ tạp chất.
|
KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI (*) (DISPERSION POWER):
Các tinh thể còn có một thuộc tính quan trọng là “Khả năng phân giải” nghĩa là khả năng để mặt phẳng tinh thể đã cho tách bạch các vạch một cách hiệu quả nhất. Khả năng phân giải phụ thuộc vào: Khoảng cách 2d của mặt phẳng tinh thể được sử dụng, Góc Bragg, Bậc nhiễu xạ.
Quan hệ này được xác định như sau:
Từ đây ta thấy rằng:
- Khoảng cách 2d nhỏ hơn, độ phân giải tốt hơn.
- Góc nhiễu xạ lớn hơn, độ phân giải lớn hơn.
- Bậc nhiễu xạ cao hơn có độ phân giải tăng lên.
Một ví dụ về quan hệ này được minh hoạ trên hình C.15, nơi cùng một phổ được ghi với 3 mặt phẳng tinh thể khác nhau. Trong hình này, 3 mặt phẳng tinh thể khác nhau được dùng là LiF200 (2d = 4.028), LiF220 (2d = 2.848), LiF240 (2d = 1.802). Chúng ta chú ý đến khi sử dụng LiF240 có được các vạch được phân biệt tốt nhất (Phân giải cao nhất). Tuy nhiên các cường độ đỉnh cũng giảm đáng kể khi chuyển từ LiF200 sang LiF220 tới LiF240. Chính Vì vậy, người ta phải để ngỏ một khả năng là độ phân giải cao hơn đôi khi vẫn đồng nghĩa với cường độ đỉnh thấp hơn. Do sự tăng khoảng cách 2d (Bất khả kháng) các tinh thể đa lớp trong vùng này đều có độ phân giải kém hơn.
ximang.vn * (Nguồn: Tạp chí Thông tin KHCN-Vicem)