Ćwiczenie nr 2 Zastosowanie fluorescencji rentgenowskiej wzbudzanej źródłami promieniotwórczymi do pomiarów grubości powłok

Podobne dokumenty
Ćwiczenie nr 1 Oznaczanie składu substancji metodą niskorozdzielczej analizy fluorescencyjnej

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego

Promieniowanie jonizujące Wyznaczanie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania dla różnych materiałów.

Ćwiczenie LP2. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 25 października 2009

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk. Imię i nazwisko:... Imię i nazwisko:...

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk

C5: BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β W POWIETRZU oraz w ABSORBERACH

Szkoła z przyszłością. Zastosowanie pojęć analizy statystycznej do opracowania pomiarów promieniowania jonizującego

Ćwiczenie LP1. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 22 listopada 2009

PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

3. Zależność energii kwantów γ od kąta rozproszenia w zjawisku Comptona

Opis Ogólny OPIS INTERFEJSU POMIAROWEGO AL154SAV5.

INSTRUKCJA OBSŁUGI systemu pomiarowego

Instrukcja obsługi licznika promieniowania jonizującego MAZAR 01

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

PRZENOŚNY MIERNIK MOCY RF-1000

- ĆWICZENIA - Radioaktywność w środowisku naturalnym K. Sobianowska, A. Sobianowska-Turek,

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Badanie współczynników lepkości cieczy przy pomocy wiskozymetru rotacyjnego Rheotest 2.1

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Badanie absorpcji promieniowania γ

Β2 - DETEKTOR SCYNTYLACYJNY POZYCYJNIE CZUŁY

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

IM-8 Zaawansowane materiały i nanotechnologia - Pracownia Badań Materiałów I 1. Badanie absorpcji promieniowania gamma w materiałach

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

ĆWICZENIE Nr 4 LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. Badanie krawędzi absorpcji podstawowej w kryształach półprzewodników POLITECHNIKA ŁÓDZKA

Spektrometr XRF THICK 800A

Opis programu Konwersja MPF Spis treści

Licznik rewersyjny MD100 rev. 2.48

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

IR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Fizyki

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Licznik Geigera - Mülera

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 7

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

(2) Zastosowanie fluorescencji rentgenowskiej wzbudzanej źródłami promieniotwórczymi do pomiarów grubości powłok

ZEP-INFO Sp. z o.o. INSTRUKCJA KORZYSTANIA Z PROGRAMU. REN3-analiza

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

Ćwiczenie 5 Badanie sensorów piezoelektrycznych

INSTRUKCJA OBSŁUGI PROGRAMU REJESTRACJI I AKWIZYCJI DANYCH REJESTRATOR 9.2

1. Opis okna podstawowego programu TPrezenter.

Laboratorium z Krystalografii. 2 godz.

Ćwiczenie nr 28. Badanie oscyloskopu analogowego

IM-20. XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI I UKŁADÓW PRACY ELEKTRYCZNYCH ŹRÓDEŁ ŚWIATŁA

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

Ć W I C Z E N I E N R J-1

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

Ćwiczenie 2. Analiza błędów i niepewności pomiarowych. Program ćwiczenia:

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Logger Termio+ REJESTRATOR TEMPERATURY I WILGOTNOŚCI

POMIARY WSPÓŁCZYNNIKA ZNIEKSZTAŁCEŃ NIELINIOWYCH

Instrukcja obsługi rejestratora SAV35 wersja 10

Ciśnieniomierz typ AL154AG08.P

ANALIZA SPEKTRALNA I POMIARY SPEKTROFOTOMETRYCZNE. Instrukcja wykonawcza

Kalibracja czujnika temperatury zestawu COACH Lab II+. Piotr Jacoń. K-5a I PRACOWNIA FIZYCZNA

Licznik scyntylacyjny

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Ćwiczenie nr 5. Pomiar górnej granicy widma energetycznego Promieniowania beta metodą absorpcji.

INSTRUKCJA OBSŁUGI MIERNIKA GRUBOŚCI LAKIERU MGL4 AUTO AL <> FE

gamma - Pochłanianie promieniowania γ przez materiały

Laboratorium z Krystalografii specjalizacja: Fizykochemia związków nieorganicznych

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

Licznik prędkości LP100 rev. 2.48

WYZNACZANIE ZAWARTOŚCI POTASU

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

1. Opis. 2. Wymagania sprzętowe:

EKSPERYMENT RUTHERFORDA

ĆWICZENIE 9 SPEKTROMETRIA PROMIENIOWANIA GAMMA W ZASTOSOWANIU DO ŹRÓDEŁ O DUŻEJ OBJĘTOŚCI

Zespól B-D Elektrotechniki

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

Ćwiczenie 23. Cyfrowe pomiary czasu i częstotliwości.

Ćw. nr 1. Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła prostego

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od długości fali światła

INSTRUKCJA OBSŁUGI MIERNIKA GRUBOŚCI LAKIERU MGL2 AL <> FE

FLUORESCENCJA RENTGENOWSKA (XRF) MARTA KASPRZYK PROMOTOR: DR HAB. INŻ. MARCIN ŚRODA KATEDRA TECHNOLOGII SZKŁA I POWŁOK AMORFICZNYCH

SORTER DO BILONU. Glover HCS-31 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Statyczna próba rozciągania - Adam Zaborski

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Transkrypt:

Ćwiczenie nr 2 Zastosowanie fluorescencji rentgenowskiej wzbudzanej źródłami promieniotwórczymi do pomiarów grubości powłok Wydział Fizyki, 2009 r.

I Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: Zapoznanie się ze zjawiskiem fluorescencji rentgenowskiej a w szczególności z możliwością wykorzystania tego zjawiska w pomiarach. Poznanie budowy i działania prostego analizatora fluorescencyjnego. Wykonanie przykładowego skalowania tego przyrządu jako miernika grubości powłok Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczeń należy zapoznać się z następującymi zagadnieniami: Zjawisko fluorescencji rentgenowskiej (XRF) Stan wzbudzenia atomu. Sposoby wprowadzania pierwiastków w stan wzbudzenia. Cechy charakterystyczne promieniowania fluorescencyjnego. Detekcja promieniowania fluorescencyjnego. Rodzaje detektorów ich wydajność i zdolność rozdzielcza. II Zapoznanie się z budową prostego urządzenia wykorzystującego zjawisko fluorescencji rentgenowskiej. Analizator AF-20 może pracować jako analizator składu substancji ale głównie przeznaczony jest. Ma on kompaktną geometrię i jest przystosowany do pracy z małymi gabarytowo źródłami wzbudzającymi charakterystyczne promieniowania pierwiastków. Geometrię pomiaru przedstawia szkicowo Rys.1. Licznik podobnie jak źródło może być wymieniany w zależności od wymagań zagadnienia pomiarowego dla którego przyrząd jest przeznaczony. Wymianę źródła lub przesłony pomiarowej może wykonać każdy użytkownik operując pokrętłami na płycie czołowej przyrządu. Wymiana licznika jest możliwa do wykonania przez wytwórcę przyrządu lub przeszkolonego pracownika. Miernik AF-20 jest wyposażony w wyświetlacz ulokowany z lewej strony płyty czołowej oraz w klawiaturę alfanumeryczną. Umożliwia ona ustawienia i odczyty podstawowych parametrów analizatora (np. wysokie napięcie dla detektora, czas pomiaru itp.) jak i odczyty wyników uzyskiwanych w trakcie pomiarów. 1

Analizator umożliwia zdejmowanie widma badanej próbki i jego odczyt kanał po kanale oraz odczyt sumy zliczeń w oknie pomiarowym wybranym i ustawionym ręcznie (próg dolny i górny). Rys. 1. Geometria w układzie Całość wyników może być drukowana na drukarce lub przesyłana portem RS232 do komputera. Pomijając układ pomiarowy analizatora AF-20 (zworka na ścianie tylnej otwarta) można widmo próbki rejestrować i oglądać na zewnętrznym analizatorze wielokanałowym. Ustalenie warunków pomiaru (materiał i średnica diafragmy, czas pomiaru itp.) jest wówczas szybsze jednak po zafiksowaniu ich należy zdjąć widmo badanej próbki analizatorem AF-20 i według tego widma ustawić progi zliczeń. III Oznaczanie podstawowych parametrów charakteryzujących przyrząd. (jeżeli dysponujemy wielokanałowym analizatorem amplitudy impulsów) 1. Zdjąć osłonę źródła, włożyć przeznaczoną do pomiarów diafragmę o średnicy okna pomiarowego 8mm. 2. Rozłączyć zworkę 2 gniazd lemo na płycie tylnej analizatora. Gniazdo lewe połączyć kablem z wielokanałowym analizatorem amplitudy impulsów (np. TUKAN, CANBERRA). Włączyć do sieci 220V oba przyrządy. Na przesłonie położyć wzorzec żelaza. Ustawić parametry analizatora wielokanałowego tak aby widmo żelaza było w zakresie skali (256 lub 512 kanałów). 2

3. Zmierzyć widma promieniowania charakterystycznego serii K α dwóch pierwiastków o możliwie dużej różnicy liczb atomowych które mogą jeszcze być wzbudzone źródłem Am-241 (E=59,6keV). Pierwiastki wybrać posługując się TABELĄ 1 zawierającą informacje o energiach promieniowania charakterystycznego wszystkich pierwiastków. Obliczyć energetyczną zdolność rozdzielczą układu pomiarowego dla promieniowania fluorescencyjnego tych pierwiastków. 4. Sporządzić charakterystykę energetyczną analizatora dla energii promieniowania charakterystycznego pierwiastków od Ca (Ti) do Sn (Ba). Posługując się TABELĄ 1 odczytać energie promieniowania fluorescencyjnego E każdego z mierzonych pierwiastków. Wykreślić wykres kanał K (położenie środka piku) w funkcji energii E.. 5. Odłączyć analizator wielokanałowy i zewrzeć wtyki lemo zworką. IV. Pomiary grubości powłok srebra na miedzi. 1. Zapoznanie się z obsługą analizatora AF-20 Do bieżącej obsługi analizatora służy klawiatura wykonana w oparciu o technikę foliową oraz zespół wyświetlacza podający kolejne informacje w oknach przełączanych klawiszem [ESC]. Poszczególne parametry zmieniamy przesuwając kursor [K] we właściwe miejsce oraz zmieniając wartość wskazaną przez kursor przyciskiem [Z] (od 0 do 9). Po ustaleniu wszystkich dostępnych w danym oknie parametrów, klawiszem [ESC] wprowadzamy ustawione dane do pamięci i przechodzimy do następnego okna. Okno główne menu programu wyświetla w pierwszej linii bieżącą datę i czas. W następnych wierszach podane są symbole klawiszy których wciśnięcie rozpoczyna: [P] - pomiar [D] - wydruk wyników [W] - przeglądanie wyników na wyświetlaczu [T] - transmisję danych do komputera [Z] - ustawienie daty i czasu [U] - ustawienie napięcia zasilania licznika proporcjonalnego [K] - kasowanie dotychczasowych wyników lub po wciśnięciu [ESC] wprowadzanie nowych współczynników 3

[ESC] - podświetlanie lub wyłączanie wyświetlacza Szczegółowo czynności związane z pomiarem i przeglądaniem otrzymanych wyników na wyświetlaczu można poznać korzystając z opisu technicznego Analizatora Fluorescencyjnego AF-20 dołączonego do niniejszej pracy. 2. Zmierzenie widma promieniowania wstecznego od próbek o grubości 4,2 i 8,2 µm srebra na miedzi. Położyć kolejno próbkę na otworze przesłony i wykonać pomiar po uprzednim ustawieniu czasu pomiaru 200s. Po pomiarach z menu głównego wejść w wyniki przyciskiem [W], dalej [D], następnie zmieniając numer kanału (kursor[k], zmiana [Z]) odczytywać i zapisywać wyniki kolejno dla danej próbki, zmienić próbkę przez [ESC] i zmiana [Z], przejść dalej [D] i ponownie zapisać wyniki drugiej próbki. Wykreślić widma promieniowania wstecznego (Kanał Zliczenia) tych próbek i wybrać okna pomiarowe dla piku K α Cu oraz K α Ag. 3. Pomierzyć widma grupy wzorców Ag/Cu w kolejności rosnącej grubości d srebra, czas pomiaru 90s. 4. Ustawić progi pomiarowe P d i P g dla okna Cu, odczytać sumy zliczeń w oknie Cu dla całego zestawu n mierzonych próbek. Zmienić ustawienia progów na P d i P g dla Ag i odczytać liczby zliczeń w oknie srebra Ag. Sporządzić wykresy Cu = f(d) oraz Ag = f(d) Jeżeli krzywa skalowania w danym zakresie grubości może być prostą obliczyć parametry tej prostej d p = an + b metodą najmniejszych kwadratów oraz średnie odchylenie standardowe oznaczeń grubości od prostej regresji. s( d) = n ( d d ) p ( 1) 2 V. Analiza składu substancji na przykładzie stopów cyna-ołów. 1. Zmierzyć widmo wzorca stopu 48% Sn - 52% Pb (LC48) 2. Odczytać wyniki, wykreślić widma i wybrać okna pomiarowe dla promieniowania fluorescencyjnego linii L αβ ołowiu oraz K α cyny. 4

3. Pomierzyć widma szeregu dostępnych wzorców Sn-Pb w kolejności rosnącej zawartości Sn (C Sn ). Czas pomiaru 120s. Odczytać dla zmierzonych wzorców sumy zliczeń w oknach Pb (N Pb ) i Sn (N Sn ). 4. Sporządzić wykresy zależności C Sn = f(n Sn ) C Pb = f(n Pb ) Znaleźć w tablicach współczynniki pochłaniania cyny i ołowiu dla wybranych energii promieniowania występujących podczas pomiarów. Przeanalizować wpływ na kształt krzywej skalowania tych współczynników. Jakie dodatkowe zjawisko występuje przy wzbudzaniu promieniowania charakterystycznego serii L ołowiu? VI. Literatura uzupełniająca. 1. Bohdan Dziunikowski. Podstawy rentgenowskiej radioizotopowej analizy fluorescencyjnej. Skrypty uczelniane AGH Nr 680, Kraków 1979r. 2. Bohdan Dziunikowski. Energy dispersive X-Ray Fluorescence Analysis. PWN, Warszawa 1989r. 5