Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> 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 12)

NGHIÊN CỨU CÁC THAM SỐ THIẾT BỊ TỐI ƯU (SEARCH FOR OPTIMUM INSTRUMENTAL PARAMETERS):

Các tinh thể đa lớp được chế tạo bằng cách kết tủa xen kẽ các lớp mỏng của nguyên tố nặng và nhẹ. Ở biên giới của các lớp là vị trí phản xạ giống như ở các mặt phẳng trong tinh thể tự nhiên.

Tuỳ thuộc vào nguyên tố cần xác định mà tinh thể phải có đặc tính tối ưu, các tổ hợp của các nguyên tố lớp phải được lựa chọn, ví dụ như W/Si cho Mg, Na và F, W/C, V/Cr hoặc Ni/C cho C và MoB₄ cho B và Be. Hình C.33 minh hoạ một ảnh chụp hiển vi điện tử quét cho mặt cắt của cấu trúc đa lớp tổng hợp W/C. Nghiên cứu về tổ hợp tối ưu của các thành phần nguyên tố các lớp này vẫn còn tiếp tục và không còn nghi nghờ về các tổ hợp mới có thể cải thiện đặc tính của các tinh thể nhân tạo đó.

Tác nghiệp sơ bộ trên các tinh thể tổng hợp có tính đến khoảng cách 2d tối ưu (Xem hình C.34 và C.35) thành phần của các lớp cho sự đảm bảo các đặc tính tốt. Tuy nhiên vẫn còn một hạn chế với loại tinh thể tổng hợp này. Hạn chế ở đây có liên quan tới độ chính xác có thể đạt được của các lớp 2d. Mức độ không chính xác này được hiểu là độ phân giải đạt được khi dùng các tinh thể này không đủ tốt trong vùng bước sóng ngắn.

Việc khảo sát ống chuẩn trực loại thô thông thường với góc dẫn nạp 0,6^o đã thấy xảy ra “Lệch hướng” và vì thế tín hiệu đo được không đạt độ nhạy tối ưu. ARL đã giới thiệu cơ cấu chuẩn trực sơ cấp thế hệ thứ ba vào năm 1989 và được coi như một chuẩn mực trong các phổ kế tuần tự của họ.

Ống chuẩn trực đời thứ ba mới đã đạt độ lớn vượt mức mong đợi ở vùng phổ mà các tinh thể đa lớp tổng hợp loại mới được sử dụng. Góc dẫn nạp của ống chuẩn trực này là 1,8^o (Xem hình C.36).

So với lần đầu, toàn bộ lợi ích có được của tinh thể đa lớp không gây ra bất kỳ tổn hại nào về độ phân giải cho các nguyên tố cao hơn trong bảng tuần hoàn.

Hai lần cải tiến sau kết hợp lẫn nhau cho phép những ứng dụng mới được khảo sát trên toàn dải XRF. Carbon, Boron và thậm chí cả Bery hiện nay đều có thể phân tích bằng kỹ thuật XRF. Nhưng không chỉ những nguyên tố mới có thể được phát hiện mà vẫn còn những nguyên tố khác ở mức độ khó khăn nhất định trong phân tích đều có được lợi ích từ những cải tiến sau này. Tuy nhiên, các tinh thể đa lớp tổng hợp mới không phải luôn là sự lựa chọn tốt nhất đối với các nguyên tố Mg, Na và F, đặc biệt là khi cần độ phân giải tốt, chính vì vậy các tinh thể truyền thống TLAP hoặc cả ADP đã được chọn. Các hình sau minh hoạ vấn đề có thể xảy ra khi các nguyên tố nào đó có mặt cùng với các nguyên tố nhẹ được phân tích. Trong những trường hợp như vậy, cần chọn tinh thể có độ nhạy ít hơn nhưng độ phân giải tốt hơn.

Hình C.37 minh hoạ trạng thái của Mg khi có mặt Al. Nếu Mg được phân tích trong mạng Al thì tinh thể ADP sẽ là sự lựa chọn tốt nhất. Nếu nồng độ Mg lớn hơn 100ppm thì tinh thể TLAP cũng có thể được sử dụng.

Hình C.38 và C.39 cho thấy độ phân giải của tinh thể AX06 và TLAP đối với các nguyên tố Na và F. Cũng tại đây, khi có mặt Zn hoặc Cu với hàm lượng cao thì tinh thể TLAP sẽ là lựa chọn tốt nhất để phân tích Na có hàm lượng thấp. Điều này áp dụng giống như đối với F khi có mặt Fe và Co với hàm lượng cao.

NHỮNG ỨNG DỤNG NGUYÊN TỐ NHẸ (LIGHT ELEMENT APPLICATIONS):

Phân tích ôxy trong công nghiệp nhôm (Oxygen analysis in the Aluminium industry) Trong sản xuất nhôm, các thành phần khác nhau đều liên quan đến điện phân Al2O3 để thu được Al, với chất trợ dung được dùng là CaF và NaF. Nồi nấu gồm các phase được ấn định là chiolite, cryolite, CaF... Để tối ưu độ chảy và nhiệt độ của nồi thì cần phải xác định AlF₃ và CaF₂ dư ngay khi cần tính tỷ lệ mẻ CaF₂ tự do và Al₂O₃. Do phân tích XRF chỉ cho hàm lượng nguyên tố tổng hợp nên ôxy phải được phân tích để xác định hàm lượng Al2O3 trong nồi. Hơn nữa, vì tinh thể TLAP không loại bỏ được vạch bậc hai của Na (2l=23.82A⁰), nó nằm rất gần với O (l= 24A⁰), nên phép đo này chỉ có thể tiến hành với tinh thể AX06 (2d = 57A⁰). Hình E40 minh hoạ một phép đo thực hiện như thế. Cần lưu ý rằng hàm lượng đều được ấn định bằng các giá trị Al₂O₃.

Phân tích Carbon (Analysis of carbon): Lịch sử phát triển về phân tích carbon trong Fe dựa trên phân giải bước sóng XRF được tóm lược như sau:

Những năm 196X: Chỉ có thể bằng kỹ thuật kích thích chùm điện tử.

Những năm 197X: Các tinh thể chì Stearate cho phép phát hiện nồng độ C > 0,1% nhưng các tinh thể bị phá huỷ theo thời gian.

Đầu những năm 198X: Các bộ đơn sắc phản xạ cho phép phát hiện nồng độ C < 0,1% nhưng ở độ ổn định còn hạn chế. Các ống tia X có cửa sổ ở đầu được dùng ở phổ kế tuần tự.

Giữa những năm 198X: Các tinh thể đa lớp đầu tiên (LSM) cho các kết quả ổn định đạt tới dưới 0,05% (Cụ thể là AX11)

Cuối những năm 198X: Tối ưu hoá sự chuẩn trực phù hợp với độ phân giải của tinh thể đa lớp cho phép phát hiện nồng độ C < 0,03% (Cụ thể là loại siêu thô).

Đầu những năm 199X: Thế hệ tinh thể đa lớp tiếp theo cho phép giới hạn phát hiện đạt tới nồng độ 0,01% (Loại AX16).

Số liệu dưới đây cho thấy các kết quả thu được trên các tinh thể nhân tạo đa lớp thế hệ mới nhất. Tinh thể AX11 (2d=110A⁰) trước kia dùng để phân tích carbon đã được thay thế bằng tinh thể đa lớp AX16 (2d=160A⁰).

Phân tích B (Analysis of Boron): Một bộ các màng silicon được phủ các thành phần BPSG (Thuỷ tinh silicat phospho boro) khác nhau được dùng để đánh giá thành phần boron trên phổ kế ARL8410. Các mẫu được đặt trong cassette sao cho phần mặt mẫu có độ mở 29mm, và được phân tích cả boron lẫn silicon. Chất lượng tương ứng với hình C.42. Sai số chuẩn ước tính (SEE) trong hình này là số đo độ chính xác toàn cục của đường chuẩn trong dải từ 0 - 6%.
 
Người ta đã cố gắng để tạo ra sự tương quan giữa cường độ đo được với hàm lượng đã biết trong lớp phủ thuỷ tinh. Tuy nhiên dễ dàng thấy rằng tín hiệu thực tế đo được tính từ đệm silicon (Lớp đế) cùng với lớp phủ thuỷ tinh đóng vai trò như một vật hấp thụ (Hình C.43). Rõ ràng là độ dày đâm xuyên của bức xạ SiKα (Cũng như PKα) là quá cao đối với màng mỏng này. Thông thường, độ dày đâm xuyên rất nhỏ của bức xạ BKα là một trở ngại phân tích. Trong trường hợp này, giải pháp là tạo ra một lớp phủ giống như một mẫu dày vô hạn. Từ đó Boron cho kết quả tốt nhất để kiểm tra thành phần của lớp phủ BPSG trên loại mẫu này.