Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Xác định hàm lượng các nguyên tố trong một số mẫu xi măng và gạch men bằng phương pháp huỳnh quang tia X

Lượt xem: 136,649Lượt tải: 8Số trang: 89

Mô tả tài liệu

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Xác định hàm lượng các nguyên tố trong một số mẫu xi măng và gạch men bằng phương pháp huỳnh quang tia X bao gồm những nội dung về hệ phân tích huỳnh quang tia X tại Bộ môn Vật lí Hạt nhân, khảo sát xi măng, khảo sát gạch men, kết quả phân tích hàm lượng Ca và một số nội dung khác.

Tóm tắt nội dung

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ TRONG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ TRONG Các phương pháp phân tích định lượng [2] ........................................................................... Chuẩn bị mẫu cho phương pháp hàm kích thích ..................................................... Kết quả phân tích hàm lượng Ca ........................................................................................... Kết quả phân tích hàm lượng Fe ........................................................................................... Các nguồn phóng xạ thường dùng trong phổ kế huỳnh quang tia X ...... Khối lượng các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn ngoại ............... Khối lượng các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn ngoại .................. Khối lượng các mẫu phân tích ................................................................ Khối lượng các mẫu so sánh ................................................................... Khối lượng các mẫu hiệu chỉnh .............................................................. Khối lượng các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn nội ................... Khối lượng các mẫu so sánh để xác định hệ số cường độ φ ................... Khối lượng các mẫu hiệu chỉnh của phương pháp chuẩn nội ................. Khối lượng mẫu phân tích của phương pháp hàm kích thích ................. Khối lượng các mẫu chuẩn ................................................................... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca trong mẫu phân tích ........... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca trong mẫu so sánh .............. Hàm lượng trung bình của Ca đo bằng phương pháp chuẩn ngoại ......... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca và Ti trong mẫu phân tích .. Cường độ vạch Kα và Kβ (số đếm/3600s) của Ca trong mẫu hiệu chỉnh 48 Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca và Ti trong mẫu so sánh ..... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca và Ti sau khi hiệu chỉnh .... Giá trị tỉ số cường độ vạch Kα của Ca và Ti ......................................... Hàm lượng Ca đo bằng phương pháp chuẩn nội ................................... Hàm lượng trung bình của Ca đo bằng phương pháp chuẩn nội .......... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co trong mẫu phân tích 53 Cường độ vạch Kα và Kβ (số đếm/3600s) của Fe trong mẫu hiệu Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co trong mẫu so sánh .. Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co sau khi hiệu chỉnh .. Các giá trị hệ số suy giảm khối của các mẫu so sánh ........................... Giá trị tỉ số cường độ vạch Kα của Fe và Co ........................................ Kết quả tính hệ số cường độ φ từ mẫu so sánh ..................................... Hàm lượng Fe đo bằng phương pháp chuẩn nội ................................... Hàm lượng trung bình của Fe đo bằng phương pháp chuẩn nội ........... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe trong mẫu phân tích .......... Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của các nguyên tố trong mẫu Giá trị hệ số suy giảm khối của các mẫu chuẩn .................................... Giá trị F(Z) ứng với từng nguyên tố trong mẫu chuẩn .......................... Giá trị hàm kích thích F(Z) và hệ số suy giảm khối của Fe .................. Hàm lượng Fe đo bằng phương pháp hàm kích thích ........................... Hàm lượng trung bình của Fe đo bằng phương pháp hàm kích thích ... Kết quả hàm lượng Ca (%) của các mẫu xi măng ................................. Độ sai biệt của các phương pháp XRF so với phương pháp tham Kết quả hàm lượng Fe (%) của các mẫu gạch men ............................... Độ sai biệt giữa phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích Độ sai biệt của các phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo Các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn ngoại .................................. Các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn ngoại ................................... Các mẫu phân tích ................................................................................. Các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn nội .................................... Các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn nội ....................................... Các mẫu hiệu chỉnh của phương pháp chuẩn nội .................................. Các mẫu phân tích của phương pháp hàm kích thích ............................ Trong thực tế có nhiều phương pháp phân tích vi lượng các nguyên tố trong hợp chất ví dụ như phương pháp hóa học, phương pháp phân tích huỳnh quang tia Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X với đồng vị phóng xạ và hệ thống đặt mẫu được sử dụng để phân tích định lượng nhiều như Ge, Si đã cho phép xây dựng được các phổ kế có hiệu suất ghi cao, tốc độ phân tích nhanh và thuận tiện trong nhiều yêu cầu sử dụng, nên phương pháp phân tích huỳnh quang tia X có vai trò ngày càng quan trọng trong phân tích nguyên tố. Đến nay tính ưu việt của phương pháp phân tích huỳnh quang tia X đã được nhanh với độ chính xác cao, phân tích cùng lúc nhiều nguyên tố và giới hạn phát hiện định lượng có thể đạt đến ppm (10-6g/g), sai số phân tích nhỏ và đối tượng phân tích huỳnh quang tia X có phạm vi ứng dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới tia X là công cụ phân tích có hiệu quả trong các lĩnh vực: khảo cổ, nông nghiệp, y Trong phương pháp phân tích huỳnh quang tia X, để đạt được độ nhạy và năng nguyên tố trong một số mẫu xi măng và gạch men bằng phương pháp huỳnh + Chương 1: Tổng quan lý thuyết về phương pháp phân tích huỳnh quang tia X. Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới và ở nước ta để phân tích định tính cũng như định lượng nguyên tố. XRF để phân tích hàm lượng nguyên tố K và Ca trong các loại trà. này, các tác giả đã tiến hành thực nghiệm với phương pháp phân tích định lượng là phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính, sử dụng nguồn đồng vị 55Fe có hoạt độ 2,04.109 Bq để kích mẫu phân tích, detector Ge (Li) được làm lạnh bằng nitơ lỏng có độ phân giải năng lượng 190 eV tại đỉnh 5,9 keV của Fe, thời gian đo là 1500 định tính các nguyên tố Ag, Cu, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Hg, Pd, Zr, Mo, Rh, Ru và phân tích định lượng hai nguyên tố chính là Ag và Cu trong các mẫu tiền đồng cổ đưa ra phương pháp phân tích định lượng đối với mẫu hợp kim hai thành phần có kích mẫu phân tích, detector bán dẫn Si(Li) có độ phân giải năng lượng 175 eV tại pháp XRF dựa trên thuật toán tham số cơ bản để phân tích nhanh hàm lượng nguyên tố lưu huỳnh (S) và các nguyên tố khác như V, Ni, P, Ca, Cl, Pb trong dầu Kết quả phân tích thu được cũng được so sánh với kết quả từ phương pháp hóa E. Almedia và các cộng sự [17] dùng phương pháp XRF để phân tích hàm lượng các nguyên tố Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As và Pb trong chất thải hóa học dạng Trong công trình này, các tác giả sử dụng ống phát tia X để kích mẫu phân  Một số công trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF trong nước: và chế tạo thành công hệ XRF có nguồn kích thích mẫu là ống phát tia X, đồng thời dùng nó để phân tích định lượng một số loại mẫu như tóc, gốm sứ, các đồng tiền cổ. Hệ XRF trên dùng nguồn phát thứ cấp để kích thích mẫu là ống phát tia X model detector Si (Li) có độ phân giải năng lượng 180 eV tại đỉnh 5,9 keV của Fe. Hệ máy trên đã và đang được sử dụng để phân tích định lượng thành phần nguyên tố của một số nguyên tố kim loại có trong mẫu sinh học (tóc), khảo cổ (gốm, sứ, các đồng Thái Khắc Định [4] sử dụng phương pháp XRF để phân tích sự phân bố của Hệ phân tích XRF được sử dụng trong công giả đã xác định được hàm lượng của 49 nguyên tố trong mẫu đất gồm: Na, Mg, Al, tích hàm lượng các thành phần chính là Al và Fe trong các mẫu đuôi thải quặng Trong đó, các mẫu được phân tích trên máy Brucker S4 tại Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các kết quả phân tích XRF thu giả dùng hệ XRF gồm ống phát tia X để kích mẫu có anode là Mo, detector Si (Li) Model SL 30165 có độ phân giải năng lượng 165 eV tại đỉnh 5,9 keV của Fe, máy hợp với kết quả phân tích bằng phương pháp ICP-MS và chuẩn độ. Trong phổ huỳnh quang tia X, năng lượng của các tia X đặc trưng xác định sự có mặt của nguyên tố có trong mẫu hay còn gọi là phép phân tích định tính, cường độ các tia X đặc trưng cho phép ta xác định hàm lượng của nguyên tố trong mẫu và hiệu ứng huỳnh quang thứ cấp cao nhất khi nguyên tố phát tia thứ cấp có bậc số Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X thích hợp cho việc phân tích các Vì vậy khi phân tích một nguyên tố chứa trong mẫu, ta phải quan tâm đến những hiệu ứng xuất hiện do sự có mặt của các nguyên tố thành phần. đến sự hấp thụ hay tăng cường bức xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, làm ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp phân tích huỳnh quang tia X. hiệu ứng đó là hiệu ứng matrix và các nguyên tố thành phần trong mẫu tham gia vào Hiệu ứng hấp thụ là sự hấp thụ bức xạ huỳnh quang của nguyên tố quan tâm bởi các nguyên tố nặng trong mẫu. Khi chiếu chùm bức xạ sơ cấp vào mẫu, không chỉ nguyên tố phân tích hấp thụ thụ của mỗi nguyên tố mà hiệu suất kích thích của bức xạ sơ cấp đối với mỗi phụ thuộc vào năng lượng cạnh hấp thụ của nguyên tố phân tích mà còn phụ thuộc vào năng lượng cạnh hấp thụ của nguyên tố matrix. cạnh hấp thụ của nguyên tố thì hiệu suất kích thích là không đáng kể. Chùm tia X đặc trưng phát ra từ nguyên tố phân tích có năng lượng lớn hơn năng lượng cạnh hấp thụ của nguyên tố matrix. phần chùm tia X đặc trưng, làm cho cường độ chùm tia X đặc trưng phát ra từ mẫu Hiệu ứng tăng cường là sự gia tăng cường độ bức xạ huỳnh quang của nguyên tố này do bức xạ huỳnh quang có năng lượng cao hơn từ những nguyên tố khác Hiệu ứng tăng cường xảy ra khi bức xạ tới kích thích nguyên tố matrix phát quang, tia X đặc trưng phát ra từ nguyên tố matrix j có năng lượng lớn hơn năng lượng cạnh hấp thụ của nguyên tố phân tích i. tia X đặc trưng phát ra từ nguyên tố i tăng theo hàm lượng của nguyên tố j. nguyên tố j phát huỳnh quang thứ cấp vừa kích thích nguyên tố phân tích i phát Xét một chùm tia X đơn sắc, chuẩn trực có cường độ 0 ( )I E đi qua một lớp vật chất có bề dày T(cm) và có mật độ khối lượng là ρ (g/cm3). wµ µ=∑ với wi(%) là hàm lượng nguyên tố thứ i và hệ số suy giảm là tổng hệ số tán xạ và hấp thụ xảy ra khi tia X đi qua mẫu: Khi tia X tương tác với electron của nguyên tử của nguyên tố có trong mẫu, Tán xạ của tia X lên nguyên tử là tán xạ đàn hồi khi năng lượng photon tới thích một electron, do đó đường đi của tia X bị lệch và năng lượng giảm. mẫu có bậc số nguyên tử Z cao thì phần lớn các bức xạ tán xạ bị hấp thụ ngay trong Còn đối với mẫu có bậc số nguyên tử Z cường độ tán xạ Compton và Rayleigh tăng khi bậc số nguyên tử Z của mẫu giảm. Quá trình này đóng góp chủ yếu vào sự hấp thụ tia X và là mô hình kích thích các nguyên tố trong mẫu phát phổ tia X đặc trưng. Quá trình tia X bị hấp thụ bởi nguyên tử bằng cách truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron của lớp vỏ nguyên tử được gọi là "hiệu ứng quang điện". Trong quá trình này, nếu tia X tới có năng lượng lớn hơn năng lượng liên kết của (a) Trước khi tương tác, tia X tới năng lượng E đập vào nguyên tử. (b) Một electron lớp K hấp thụ toàn bộ năng lượng của tia X tới và thoát ra ngoài. Hiệu ứng quang điện hầu như không xảy ra đối với các electron có năng lượng ở lớp vỏ phía ngoài trong cùng một nguyên tử, khi đó không có tia X đặc trưng Để thiết lập mối quan hệ giữa cường độ tia X đặc trưng phát ra từ mẫu và hàm lượng nguyên tố có trong mẫu, ta xét sự phân bố hình học theo sơ đồ sau [9]: Một chùm tia X có năng lượng 0E đến 0 0E dE+ phát ra từ ống phát tia X hay Cường độ I phát ra từ vạch K do nguyên tố i thuộc lớp vi phân dx của mẫu bị kiτ là hệ số hấp thụ khối quang điện đối với lớp K của nguyên tố i, kiw là hiệu suất huỳnh quang lớp K của nguyên tố i, f là tỉ lệ giữa cường độ một vạch đối với toàn bộ lớp phân tích, iw là khối lượng của nguyên tố i trong mẫu, ρ là mật độ nguyên tố trong mẫu, )( 0Eµ và )( iEµ là hệ số suy giảm khối ứng với năng lượng 0E và iE . phân dx (từ x đến x dx+ ) và năng lượng kích thích trong khoảng 0E đến 0 0E dE+ . Vậy muốn tính cường độ của một vạch phổ đặc trưng cho nguyên tố trong mẫu thì ta phải tính tích phân của phương trình (1.4). Tích phân được lấy trên toàn diện tích hiệu dụng của nguồn kích thích, trên các góc giới hạn và trên bề dày mẫu trong khoảng năng lượng từ cạnh hấp thụ kφ khi lấy tích phân và nếu đặt khoảng cách từ nguồn đến mẫu và từ mẫu đến detector Đối với mẫu dày vô hạn (hấp thụ 99% tia X chiếu vào) ta có thể bỏ qua các số Các phương pháp phân tích định lượng [2] Phương pháp này dựa trên phép so sánh giữa cường độ mẫu phân tích với cường độ mẫu chuẩn mà ta đã biết hàm lượng. với 0( )i Eµ và ( )i Eµ là hệ số suy giảm khối của nguyên tố i cần xác định tương ứng 0( )Eµ và ( )Eµ là hệ số suy giảm khối của mẫu (có n nguyên tố i, j, k,..., l,... Nếu chất độn của mẫu phân tích và mẫu so sánh có thành phần hóa học như nhau và hàm lượng của nguyên tố cần xác định trong mẫu thay đổi nhỏ, thì ta có thể hàm lượng của nguyên tố cần xác định thay đổi trong một khoảng giới hạn lớn thì Tuy nhiên, kết quả phân tích còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố người ta dùng tỉ số cường độ tương đối I/Ic. Trong đó Ic là cường độ của vạch tán Ở phương trình này, người ta pha chế các mẫu so sánh gần giống mẫu phân Các mẫu này có hàm lượng nguyên tố cần xác định đã biết. quan hệ giữa cường độ và hàm lượng. có thể tính được hàm lượng nguyên tố cần phân tích. Khi đó để xác định hàm lượng nguyên tố wi trong mẫu ta chỉ cần biết hệ số suy giảm khối đối với tia X đặc trưng phát ra từ mẫu. thuộc của hệ số suy giảm khối vào năng lượng. + Đo cường độ 0 ( )I E khi chưa có mẫu và cường độ ( )I E khi có mẫu. chuẩn 55Fe, 69Zn, 109Cd, 241Am mà năng lượng các bức xạ được sử dụng trong bảng Khi đó với giá trị iE ta suy ra được các giá trị tương ứng ( )iEµ và *( )iEµ . phương trình (1.21) ta có biểu thức xác định được hàm lượng wi: Nếu trong vật liệu phân tích có chứa nguyên tố k, mà năng lượng cạnh hấp thụ ( )k htE của nó nằm giữa năng lượng cạnh hấp thụ ( )i htE và năng lượng iE của tia X đặc trưng nguyên tố i cần phân tích: ( ) ( )i k ht i htE E E< < , thì sự thay đổi hàm lượng của nguyên tố k sẽ dẫn đến sai số hệ thống trong kết quả phân tích. này ta phải tính toán ảnh hưởng của nguyên tố k lên cường độ tia X đặc trưng của Khi đó hàm lượng của nguyên tố i được tính theo phương Ở đây ( )F m là hàm của m (với ( ) ( )i km E Eµ µ= + ) trong đó α là hệ số không đổi cho từng điều kiện phân tích đã chọn. mẫu so sánh với hàm lượng nguyên tố i đã biết và thay đổi trong một giới hạn quanh giá trị wi của mẫu phân tích, sao cho giá trị hệ số suy giảm khối ( )iEµ đối *( )j iI E là cường độ tia X đặc trưng phát ra từ nguyên tố i trong Với mẫu j ta có một giá trị ( )jF m tương ứng với một giá trị ( ) / ( )i km E Eµ µ= . Các hệ số ( )jEµ và ( )kEµ được xác định theo phương trình (1.22). Như vậy, đo cường độ các vạch đặc trưng của các nguyên tố i và nguyên tố k trong mẫu phân tích và trong các mẫu so sánh ta xác định được các hệ số làm yếu Từ đó ta tính được giá trị ( )F m của mẫu phân Đưa vào mẫu phân tích một lượng nguyên tố B nào đó có bậc số nguyên tử khác bậc số nguyên tử của nguyên tố A cần phân tích một đơn vị (nhiều lắm là hai Nguyên tố này có hàm lượng đã biết trước, được gọi là nguyên tố chuẩn nội Ta sẽ so sánh cường độ bức xạ đặc trưng của hai nguyên tố với Bw là khối lượng nguyên tố so sánh trong mẫu, φ là hệ số cường độ được xác định bằng thực nghiệm. Để xác định hệ số cường độ φ dùng mẫu so sánh có khối lượng nguyên tố A và Phương trình (1.27), (1.28) được sử dụng tính Aw khi khối lượng nguyên tố A ở các mẫu cần phân tích thay đổi trong một khoảng giới hạn không lớn. trường hợp ngược lại thì phải tạo bộ mẫu so sánh có khối lượng của các nguyên tố A và B xác định, trong đó khối lượng nguyên tố B như nhau trong các mẫu so sánh. Độ nghiêng của đường phân tích đặc trưng cho hệ số cường độ φ . Mà kiτ là hệ số hấp thụ khối quang điện của bức xạ đặc trưng nguyên tố i, nên Sử dụng các mẫu chuẩn mỏng đơn nguyên tố tương ứng với các giá trị Z khác nhau bao quanh giá trị iZ của nguyên tố cần phân tích, bằng thực nghiệm ta đo các cường độ I của bức xạ đặc trưng các nguyên tố đó theo năng lượng vạch K, L, Với các giá trị ,Tρ đã biết của các mẫu mỏng ta tính được các giá trị ( )F Z tương ứng từ phương trình: Do đó, với giá trị iZ của nguyên tố cần phân tích ta có Đối với mẫu phân tích (mẫu mỏng), ta đo cường độ Thay các giá trị đã đo được vào phương trình (1.33), ta có: Trường hợp không tạo được mẫu mỏng thì ta phải xác định các hệ số hấp thụ Thay các giá trị có được vào phương trình (1.32) ta tính được iw . Trong phổ kế huỳnh quang tia X, tia X đặc trưng phát ra từ mẫu phân tích do chiếu lên mẫu được chọn phải có năng lượng lớn hơn năng lượng cạnh hấp thụ của Thông thường nguồn kích thích được sử dụng trong phân tích huỳnh quang là các photon phát ra từ nguồn đồng vị như 241Am, 57Co; tia X sơ cấp của các nguồn đồng vị như 55Fe, 109Cd; và tia X với năng lượng khác nhau được tạo ra từ ống phát sử dụng ống phát tia X để kích mẫu sẽ thuận lợi, phân tích mẫu đa dạng và phong Các nguồn phóng xạ thường được dùng để kích thích trong phổ kế huỳnh Các nguồn phóng xạ thường dùng trong phổ kế huỳnh quang tia X thuận lợi cho việc phân tích định lượng nguyên tố theo năng lượng kích thích chọn phát xạ huỳnh quang tia X, tương tác của tia X với vật chất, các phương pháp phân tích định lượng, các nguồn kích thích tia X. pháp chuẩn ngoại tuyến tính và phương pháp chuẩn nội để khảo sát các mẫu xi măng, áp dụng phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích thích để khảo sát Nguồn kích thích được sử dụng trong thí nghiệm khảo sát các mẫu xi măng và detector là 12,5μm cho phép ghi nhận tốt được các tia huỳnh quang có năng lượng Sau khi mẫu được chiếu bằng nguồn kích thích hợp, các bức xạ tia X đặc trưng Mẫu phân tích là một số loại xi măng và gạch men có mặt trên thị trường hiện Các mẫu gạch men sau khi được xử lý bằng cách nghiền nhỏ và được rây cùng  Sau khi được xử lý, các mẫu sẽ được cân và cho vào khay mica như hình 2.8 Sau khi chiếu thử một mẫu xi măng, ta phân tích định tính và nhận thấy trong Các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn ngoại Khối lượng các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn ngoại Để xây dựng phương trình đường chuẩn hàm lượng ta cần tạo bộ mẫu so sánh. Để tạo bộ mẫu so sánh ta dùng hợp chất có chứa nguyên tố Ca là canxi oxit (CaO) và pha thêm chất nền NaF sao cho khối lượng toàn mẫu là 1g, trong đó khối lượng w là hàm lượng nguyên tố pha chế, M là khối lượng phân tử của hợp chất, A là khối lượng nguyên tử của nguyên tố pha chế, β là chỉ số nguyên tố có trong hợp chất. Thành phần và khối lượng các mẫu so sánh được trình bày trong bảng 2.2, trong đó Các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn ngoại. Khối lượng các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn ngoại Trong phương pháp chuẩn nội, để chuẩn bị mẫu phân tích ta thêm vào mẫu phân tích một lượng nguyên tố có bậc số nguyên tử Z khác bậc số nguyên tử của Trong xi măng, ta phân tích nguyên tố Ca nên thêm vào mẫu phân tích một lượng titan (Ti) dưới dạng titan oxit (TiO2). lượng mẫu phân tích được cân theo tỉ lệ: 1g mẫu + 0,07g TiO2. Thành phần và khối lượng các mẫu phân tích được trình bày trong bảng 2.3. Các mẫu phân tích Khối lượng các mẫu phân tích Để xác định hệ số cường độ φ ta cần chuẩn bị bộ mẫu so sánh trong đó khối 50% và pha thêm chất nền NaF sao cho khối lượng toàn mẫu là 1,07g. so sánh ta dùng hợp chất có chứa nguyên tố Ca là canxi oxit (CaO), trong đó khối Thành phần và khối lượng các mẫu so sánh được trình bày trong bảng 2.4. Khối lượng các mẫu so sánh Do đó, ta cần chuẩn bị các mẫu hiệu chỉnh (có chứa nguyên tố Ca và pha thêm chất nền NaF) để xác định cường độ của các đỉnh Thành phần và khối lượng các mẫu hiệu chỉnh được trình bày trong bảng 2.5. Khối lượng các mẫu hiệu chỉnh Các mẫu sau khi chuẩn bị được chiếu bằng nguồn 55Fe trong khoảng thời gian Sau khi chiếu thử một mẫu gạch men, ta phân tích định tính và nhận thấy trong mẫu có một số nguyên tố như sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu). Mỗi mẫu phân tích sau khi được xử lý thành dạng bột như hình 2.5 được chia Trong mẫu gạch men, ta thêm vào mẫu phân tích một lượng coban (Co) là nguyên tố có bậc số nguyên tử lớn hơn bậc số nguyên tử của nguyên tố phân Khối lượng mẫu phân tích được cân theo tỉ lệ sau: 1g mẫu + 0,01g Các mẫu sau khi cân được trộn đều và cho vào khay mica như hình 2.15. Thành phần và khối lượng các mẫu phân tích được trình bày trong bảng 2.6. Các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn nội Khối lượng các mẫu phân tích của phương pháp chuẩn nội Để tính hệ số cường độ φ ta cần chuẩn bị mẫu so sánh trong đó khối lượng Co2O3 không đổi, chỉ thay đổi hàm lượng nguyên tố Fe từ 1% đến 10% và pha Các mẫu so sánh của phương pháp chuẩn nội Khối lượng các mẫu so sánh để xác định hệ số cường độ φ Tên mẫu Khối lượng Fe (g) Do đó, ta cần chuẩn bị các mẫu hiệu chỉnh (có chứa nguyên tố Fe + pha thêm NaF) để xác định cường độ đỉnh Kα và Kβ của Fe. Các mẫu hiệu chỉnh của phương pháp chuẩn nội Khối lượng các mẫu hiệu chỉnh của phương pháp chuẩn nội Chuẩn bị mẫu cho phương pháp hàm kích thích Cân mỗi mẫu phân tích có khối lượng 1g và cho vào khay như hình 2.18. Thành phần và khối lượng các mẫu phân tích được trình bày trong bảng 2.9. Các mẫu phân tích của phương pháp hàm kích thích Khối lượng mẫu phân tích của phương pháp hàm kích thích Để xây dựng hàm kích thích F(Z) cần chuẩn bị bộ mẫu chuẩn đơn nguyên tố có giá trị Z bao quanh giá trị Zi của nguyên tố phân tích. dùng bộ mẫu chuẩn bao gồm các nguyên tố crôm (Cr), mangan (Mn), đồng (Cu), Khối lượng các mẫu chuẩn Các mẫu sau khi chuẩn bị được chiếu bằng nguồn 3H/Zr trong khoảng thời X tại Bộ môn Vật lí Hạt nhân, các dụng cụ sử dụng trong quá trình xử lý và chuẩn Kết quả phân tích hàm lượng Ca các kết quả phân tích, do đó sự hiệu chỉnh thời gian chết là cần thiết và ta có thể áp Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca trong mẫu phân tích Loại mẫu Tên mẫu Cường độ IKα của Ca Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca trong mẫu so sánh Tên mẫu Cường độ IKα của Ca Từ kết quả như bảng 3.2, ta xây dựng phương trình đường chuẩn hàm lượng Phương trình đường chuẩn biểu diễn mối liên hệ giữa cường độ và hàm lượng của nguyên tố Ca có dạng: 143,8 2829I w= + (3.2) b) Xác định hàm lượng nguyên tố Ca trong mẫu phân tích Dựa vào phương trình đường chuẩn hàm lượng (3.2) và số liệu thực nghiệm từ mẫu phân tích như bảng 3.1, ta tính được hàm lượng nguyên tố Ca như bảng 3.3. Tên mẫu Hàm lượng Ca (g/g) Sai số tuyệt đối hàm lượng Ca (g/g) Hàm lượng trung bình của từng mẫu được tính theo công thức [7]: và sai số tuyệt đối của giá trị hàm lượng trung bình trong đó, ρi là hàm lượng nguyên tố ứng với mẫu thứ i, σρi là sai số tuyệt đối của hàm lượng nguyên tố ứng với mẫu thứ i. Hàm lượng trung bình của Ca đo bằng phương pháp chuẩn ngoại Tên mẫu Hàm lượng trung bình của Ca (g/g) Sai số trung bình (g/g) Nhận xét: Từ kết quả thu được như bảng 3.4, ta thấy rằng hàm lượng Ca trong các mẫu xi măng được khảo sát bằng phương pháp chuẩn ngoại dao động trong khoảng Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của nguyên tố Ca và Ti trong mẫu Cường độ vạch Kα và Kβ (số đếm/3600s) của nguyên tố Ca trong mẫu Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của nguyên tố Ca và Ti trong mẫu so Tên mẫu Cường độ IKα của Ca Cường độ IKα của Ti chưa hiệu chỉnh suy ra cường độ đỉnh Kα của Ti ta cần tính tỉ số k theo công thức [2]: Với giá trị k vừa tính được và các số liệu thực nghiệm trong bảng 3.8, áp dụng công thức (3.6) [2], suy ra cường độ vạch Kα của Ca và Ti như bảng 3.9. trong đó, ( )KI Tiα là cường độ vạch Kα của Ti trong mẫu so sánh chưa hiệu chỉnh, ' ( )KI Tiα là cường độ vạch Kα của Ti trong mẫu so sánh sau khi hiệu chỉnh, ( )KI Caα là cường độ vạch Kα của Ca trong mẫu so sánh. Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Ca và Ti trong mẫu so sánh sau Bảng 3.10 trình bày giá trị hệ số suy giảm của các mẫu so sánh ứng với hai Thế các giá trị về khối lượng Ca, cường độ IKα(Ca) và ' ( )KI Tiα , hệ số suy giảm trong đó a là hệ số góc của phương trình làm khớp. Giá trị tỉ số cường độ vạch Kα của Ca và Ti Tên mẫu Khối lượng Ca (g) Giá trị y Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tỉ số cường độ bức xạ đặc trưng của Ca và Tên mẫu Khối lượng Ti pha vào (g) Hệ số cường độ φ b) Xác định hàm lượng nguyên tố Ca trong mẫu phân tích Từ công thức (1.27) suy ra khối lượng Ca trong các mẫu phân tích: trong đó, φ là hệ số cường độ được suy ra từ các mẫu so sánh, Tiw là khối lượng Ti thêm vào mẫu phân tích, ' ( )KI Tiα là cường độ vạch Kα của Ca và Ti đã hiệu chỉnh. Hàm lượng Ca đo bằng phương pháp chuẩn nội Tên mẫu Hàm lượng Ca (g/g) Sai số tuyệt đối của hàm lượng Ca (g/g) Áp dụng công thức (3.3) và (3.4) suy ra hàm lượng trung bình và sai số hàm Hàm lượng trung bình của Ca đo bằng phương pháp chuẩn nội Tên mẫu Hàm lượng trung bình của Ca (g/g) Sai số trung bình (g/g) Nhận xét: Từ kết quả thu được như bảng 3.14, ta thấy rằng hàm lượng Ca trong các mẫu xi măng được khảo sát bằng phương pháp chuẩn nội dao động trong khoảng từ Kết quả phân tích hàm lượng Fe Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co trong mẫu phân tích Cường độ vạch Kα và Kβ (số đếm/3600s) của Fe trong mẫu hiệu chỉnh Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co trong mẫu so sánh Tên mẫu Cường độ KI α của Fe Cường độ KI α của Co chưa hiệu chỉnh để suy ra cường độ Kα của Co ta cần tính tỉ số k theo công thức [2]: Với giá trị k vừa tính được trong bảng 3.18 và các dữ liệu thực nghiệm trong bảng 3.17, áp dụng công thức (3.11) [2], suy ra cường độ vạch Kα của Fe và Kα của trong đó, ( )KI Coα là cường độ vạch Kα của Co khi chưa hiệu chỉnh, ' ( )KI Coα là cường độ vạch Kα của Co sau khi hiệu chỉnh, ( )KI Feα là cường độ vạch Kα của Ca trong mẫu so sánh. Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe và Co sau khi hiệu chỉnh Bảng 3.20 trình bày giá trị hệ số suy giảm của các mẫu so sánh ứng với hai Các giá trị hệ số suy giảm khối của các mẫu so sánh Thế các giá trị về khối lượng của Fe, cường độ ( )KI Feα và ' ( )KI Coα , hệ số suy trong đó a là hệ số góc của phương trình làm khớp. Giá trị tỉ số cường độ vạch Kα của Fe và Co Tên mẫu Khối lượng Fe (g) Giá trị y Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tỉ số cường độ bức xạ đặc trưng của Fe và Kết quả tính hệ số cường độ φ từ mẫu so sánh Tên mẫu Khối lượng Co pha vào (g) Hệ số cường độ φ Giá trị trung bình φtb b) Xác định hàm lượng nguyên tố Fe trong mẫu phân tích Từ công thức (1.27) suy ra khối lượng Fe trong các mẫu phân tích: trong đó, φ là hệ số cường độ được suy ra từ các mẫu so sánh, Cow là khối lượng Co thêm vào mẫu phân tích, ' ( )KI Coα là cường độ vạch Kα của Fe và Co đã hiệu chỉnh. Hàm lượng Fe đo bằng phương pháp chuẩn nội Tên mẫu Hàm lượng Fe (g/g) Sai số tuyệt đối của hàm lượng Fe (g/g) Áp dụng công thức (3.3) và (3.4) suy ra hàm lượng trung bình của Fe trong các Hàm lượng trung bình của Fe đo bằng phương pháp chuẩn nội Tên mẫu Hàm lượng trung bình của Fe (g/g) Sai số trung bình (g/g) Nhận xét: Từ kết quả thu được như bảng 3.24, ta thấy rằng hàm lượng Fe trong các mẫu gạch men được khảo sát bằng phương pháp chuẩn nội dao động trong khoảng Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của Fe trong mẫu phân tích Loại mẫu Tên mẫu Cường độ IKα của Fe Cường độ vạch Kα (số đếm/3600s) của các nguyên tố trong mẫu chuẩn trong đó, P là khối lượng mẫu, Bảng 3.28 trình bày giá trị hệ số suy giảm khối của các mẫu chuẩn ứng với Giá trị hệ số suy giảm khối của các mẫu chuẩn ρT, 0( )Eµ và ( )iEµ ứng với từng nguyên tố được xác định trong bảng ( )i iI E là cường độ bức xạ đặc trưng của các nguyên tố trong các mẫu Giá trị ( )F Z ứng với từng nguyên tố trong mẫu chuẩn Tên mẫu Bậc số nguyên tử Z Khối lượng mẫu (g) Giá trị ( )F Z Từ các giá trị ( )F Z tính được như bảng 3.29, ta xây dựng phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của hàm kích thích ( )F Z vào bậc số nguyên tử Z như Từ các hệ số a, b tìm được ở trên và bậc số nguyên tử của nguyên tố cần phân tích Fe (Z = 26), suy ra giá trị hàm kích thích đối với nguyên tố Fe như bảng 3.30. Giá trị hàm kích thích ( )F Z và hệ số suy giảm khối của Fe b) Xác định hàm lượng nguyên tố Fe trong mẫu phân tích Áp dụng công thức (1.32), suy ra khối lượng nguyên tố Fe trong các mẫu phân trong đó, ( )KI Feα là cường độ vạch Kα của Fe, 0( )Eµ và ( )FeEµ là hệ số suy giảm khối của mẫu ứng với các giá trị năng Hàm lượng Fe đo bằng phương pháp hàm kích thích Tên mẫu Hàm lượng Fe (g/g) Sai số tuyệt đối của hàm lượng Fe (g/g) Áp dụng công thức (3.3) và (3.4) suy ra hàm lượng trung bình Fe trong gạch Hàm lượng trung bình của Fe đo bằng phương pháp hàm kích thích Tên mẫu Hàm lượng trung bình của Fe (g/g) Sai số trung bình (g/g) Nhận xét: Từ kết quả thu được như bảng 3.32, ta thấy rằng hàm lượng Fe trong các mẫu xi măng được khảo sát bằng phương pháp hàm kích thích dao động trong a là kết quả tính được bằng các phương pháp huỳnh quang tia X (XRF), X là kết quả phân tích dựa trên phương pháp tham khảo (ICP - MS). Bảng 3.33 trình bày kết quả giá trị hàm lượng Ca (%) thu được từ phương Kết quả hàm lượng Ca (%) của các mẫu xi măng Bảng 3.34 trình bày độ sai biệt của giá trị hàm lượng Ca thu được từ phương Nhận xét: Kết quả từ bảng 3.34 cho thấy hàm lượng nguyên tố Ca được đo từ hai Bảng 3.35 trình bày độ sai biệt của giá trị hàm lượng Ca thu được từ phương pháp chuẩn ngoại và chuẩn nội so với kết quả phân tích tại Trung tâm dịch vụ phân Độ sai biệt của các phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo Nhận xét: Kết quả từ bảng 3.35 cho thấy giá trị hàm lượng Ca được xác định bằng tham khảo (từ 0,69% đến 1,88%), giá trị hàm lượng Ca xác định bằng phương pháp Bảng 3.36 trình bày kết quả giá trị hàm lượng Fe thu được từ phương pháp Kết quả hàm lượng Fe (%) của các mẫu gạch men Bảng 3.37 trình bày độ sai biệt của giá trị hàm lượng Fe thu được từ phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích thích so với kết quả phân tích tại Trung Nhận xét: Kết quả Bảng 3.37 cho thấy giá trị hàm lượng Fe được xác định từ phương pháp chuẩn nội và hàm kích thích có sự sai biệt khá lớn, cụ thể: 22,89% đối Độ sai biệt của các phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo chuẩn nội và phương pháp tham khảo có sự chênh lệch lớn, lên đến 47,83% đối với mẫu A, 17,87% đối với mẫu B, các mẫu còn lại có độ sai lệch nhỏ hơn 13%. với phương pháp hàm kích thích có sự sai lệch nhỏ hơn, cao nhất là 20,29% đối với Trong chương 3, luận văn đã trình bày kết quả thực nghiệm từ các mẫu sau khi chiếu, từ số liệu thực nghiệm thu được luận văn đã xác định được hàm lượng nguyên tố Ca trong các mẫu xi măng và hàm lượng nguyên tố Fe trong các mẫu  Xác định được hàm lượng nguyên tố Ca trong một số mẫu xi măng bằng phương pháp chuẩn ngoại và chuẩn nội sử dụng nguồn kích 55Fe với sai số tương đối nhỏ (dưới 4%), hàm lượng trung bình của Ca được tổng kết ở bảng 3.4 và bảng  Xác định được hàm lượng nguyên tố Fe trong một số mẫu gạch men bằng phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích thích sử dụng nguồn kích 3H/Zr với sai số tương đối nhỏ (dưới 1%), hàm lượng trung bình của Fe được tổng kết ở  Đối với gạch men có sự sai biệt khá cao giữa kết quả phân tích từ phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích thích so với giá trị tham khảo, nguyên nhân chính là do hiệu ứng matrix giữa các nguyên tố trong mẫu chưa được hiệu  So với phương pháp chuẩn nội và phương pháp hàm kích thích, phương pháp việt hơn để nâng cao hiệu quả và độ chính xác cường độ bức xạ tia X đặc trưng  Các giá trị hệ số suy giảm khối được tra cứu theo chương trình XCOM. trong các mẫu xi măng và gạch men không thể xác định được, điều này gây khó khăn trong việc định tính mẫu và sử dụng các thuật toán để hiệu chỉnh Do đó, những nguyên tố này là các đối tượng nghiên cứu tiếp theo trong các huỳnh quang tia X đối với mẫu hai thành phần Fe - Cr", Hội nghị khoa học lần thứ 4. Thái Khắc Định (2007), " Sử dụng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X để phân tích sự phân bố của những nguyên tố trong đất theo độ sâu", Tạp chí "Phổ kế huỳnh quang tia X kích mẫu bằng bia thứ cấp", Tạp chí KHOA HỌC một vài nguyên tố bằng phương pháp huỳnh quang tia X nhờ nguồn 3H/Zr, kích hoạt neutron nhanh và huỳnh quang tia X để phân tích hàm lượng một số nguyên tố trong mẫu địa chất, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Ngô Vinh Quang (2003), Khóa luận tốt nghiệp Phân tích định lượng mẫu hợp kim quý bằng phương pháp tham số cơ bản trên hệ phân tích huỳnh quang  Phổ tia X đặc trưng của một số mẫu Phổ ghi nhận mẫu phân tích A1 của xi măng theo phương pháp chuẩn ngoại Phổ ghi nhận mẫu so sánh 50%Ca của xi măng theo phương pháp chuẩn ngoại Phổ ghi nhận mẫu phân tích F1 của xi măng theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu so sánh Ca 50% của xi măng theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu hiệu chỉnh H2 của xi măng theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu phân tích C2 của gạch men theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu so sánh Fe 10% của gạch men theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu hiệu chỉnh H6 của gạch men theo phương pháp chuẩn nội Phổ ghi nhận mẫu phân tích B1 gạch men theo phương pháp hàm kích thích Phổ ghi nhận mẫu chuẩn Zn của gạch men theo phương pháp hàm kích thích CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X Các phương pháp phân tích định lượng [2] Chuẩn bị mẫu cho phương pháp hàm kích thích Kết quả phân tích hàm lượng Ca Kết quả phân tích hàm lượng Fe