XRF+PIXE. X-Ray Fluorescence + Particle Induced X-Ray Emission. Radiometryczne metody analityczne składu chemicznego. B.



Podobne dokumenty
Rentgenografia strukturalna(2)

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

ESCA+AES Electron Spectroscopy for Chemical Analysis + Auger Electron Spectroscopy

BADANIE PORÓWNAWCZE TECHNIK XRF I PIXE W ZASTOSOWANIU DO ANALIZY MATERIAŁÓW ORGANICZNYCH

Techniki próżniowe (ex situ)

ANALIZA SPECJACYJNA WYKŁAD 7 ANALIZA SPECJACYJNA

ANALIZA PIERWIASTKÓW W RÓŻNYCH TYPACH PRÓBY PRZY ZASTOSOWANIU ENERGODYSPERSYJNEGO SPEKTROMETRU RENTGENOWSKIEGO

O NIEKTÓRYCH SKUTKACH ODDZIAŁYWANIA PROMIENIOWANIA LASERA RUBINOWEGO Z UKŁADEM CIENKA WARSTWA WĘGLIKÓW METALI NA KAPILARNO-POROWATYM PODŁOŻU

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

Fluorescencyjna detekcja śladów cząstek jądrowych przy użyciu kryształów fluorku litu

Spektroskopia Fluorescencyjna promieniowania X

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

RENTGENOWSKA ANALIZA FLUORESCENCYJNA

Spektroskopia Ramanowska

TYRE PYROLYSIS. REDUXCO GENERAL DISTRIBUTOR :: ::

Ćwiczenie nr 1 Oznaczanie składu substancji metodą niskorozdzielczej analizy fluorescencyjnej

Nowoczesne metody analizy pierwiastków

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

SPEKTROMETR FLUORESCENCJI RENTGENOWSKIEJ EDXRF DO PEŁNEJ ANALIZY PIERWIASTKOWEJ Energy dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometer

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

Dokładność i precyzja w dyfraktometrii rentgenowskiej

metale ważne w biologii i medycynie

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and

DETECTION OF MATERIAL INTEGRATED CONDUCTORS FOR CONNECTIVE RIVETING OF FUNCTION-INTEGRATIVE TEXTILE-REINFORCED THERMOPLASTIC COMPOSITES

TECHNOLOGIE OCHRONY ŚRODOWISKA (studia I stopnia) Derywatyzacja w analizie środowiskowej zanieczyszczeń typu jony metali i jony metaloorganiczne

Mikrostruktura, struktura magnetyczna oraz właściwości magnetyczne amorficznych i częściowo skrystalizowanych stopów Fe, Co i Ni

LABORATORIUM ANALITYCZNEJ MIKROSKOPII ELEKTRONOWEJ (L - 2)

Zastosowanie spektroskopii EPR do badania wolnych rodników generowanych termicznie w drotawerynie

Zastosowanie fluorescencji rentgenowskiej do szybkich oznaczeń składu pierwiastkowego substancji

Metody chemiczne w analizie biogeochemicznej środowiska. (Materiał pomocniczy do zajęć laboratoryjnych)

TEMAT ĆWICZENIA: ANALIZA CIECZY I CIAŁ STAŁYCH Z UŻYCIEM FLUORESCENCJI RENTGENOWSKIEJ Z ROZPRASZANIEM ENERGII

Spektrometry EDXRF do analizy metali szlachetnych X-PMA i w wersji przenośnej EX-PMA

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Przemysłowe zastosowania technologii generatywnych

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

RENTGENOWSKA ANALIZA FLUORESCENCYJNA PODSTAWY I ZASTOSOWANIE

Sławomir Wronka, r

THEORETICAL STUDIES ON CHEMICAL SHIFTS OF 3,6 DIIODO 9 ETHYL 9H CARBAZOLE

Wylewanie pianek miekkich i twardych - PUR. Pouring of soft and hard foams - PUR. TECHNOLOGIA POLIURETANÓW / POLYURETHANE TECHNOLOGY

Diagnostyka plazmy a techniki wprowadzania. Adrianna Jackowska

GENIUS IF SDD/LE. Spektrometr EDXRF ze wzbudzeniem wtórnym

metoda analityczna, która polega na pobudzaniu (aktywacji) próbki w strumieniu neutronów - w roku 1936 Hevesy i Levi wykazali, że metoda ta może być

deep learning for NLP (5 lectures)

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

Pro-tumoral immune cell alterations in wild type and Shbdeficient mice in response to 4T1 breast carcinomas

ZASTOSOWANIA SPEKTROMETRII MAS W CHEMII ORGANICZNEJ I BIOCHEMII WYKŁAD 15 NOWE ZASTOSOWANIA I KIERUNKI ROZWOJU SPEKTROMETRII MAS

Inkluzje Protodikraneurini trib. nov.. (Hemiptera: Cicadellidae) w bursztynie bałtyckim i ich badania w technice SEM

Temat 1 Badanie fluorescencji rentgenowskiej fragmentu meteorytu pułtuskiego opiekun: dr Chiara Mazzocchi,

Few-fermion thermometry

Metody desorpcyjne: DESIi DART. Analizator masy typu Orbitrap. Spektrometry typu TOF-TOF. Witold Danikiewicz. Copyright 2012

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 8 Mikroanalizator rentgenowski EDX w badaniach składu chemicznego ciał stałych

Drugorzędowe wzorce farmaceutyczne Agnieszka Kossakowska

LOOKING FOR DIAGNOSTICS PARAMETERS OF BEARINGS OF THE GAS TURBINE ENGINE LM 2500 ON THE BASIS OF MECHANICAL CONTAMINATIONS IN THE LUBRICATING OIL

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

OpenPoland.net API Documentation

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów Dyfrakcja i Reflektometria Rentgenowska

Exposure assessment of mercury emissions

MAGNESY KATALOG d e s i g n p r o d u c e d e l i v e r

ANALIZA SKŁADU SKAŁ I MINERAŁÓW ZA POMOCĄ XRF

Spektrometr XRF THICK 800A

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

RENTGENOWSKA ANALIZA FLUORESCENCYJNA j o W BADANIACH TKANKI CENTRALNEGO UKŁADU NERWOWEGO I PŁYNÓW USTROJOWYCH CZŁOWIEKA

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

WYKAZ DOROBKU NAUKOWEGO

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Dyfrakcja na kryształach. Dyfrakcja na kryształach

Plan. Kropki kwantowe - część III spektroskopia pojedynczych kropek kwantowych. Kropki samorosnące. Kropki fluktuacje szerokości

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

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

TTIC 31210: Advanced Natural Language Processing. Kevin Gimpel Spring Lecture 8: Structured PredicCon 2

WYŁĄCZNIK CZASOWY OUTDOOR TIMER

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

OTRZYMYWANIE KOMPOZYTÓW METALOWO-CERAMICZNYCH METODAMI PLAZMOWYMI

Development of SOFC technology in IEn OC Cerel

WARSZAWA LIX Zeszyt 257

EGARA Adam Małyszko FORS. POLAND - KRAKÓW r

Metodyki projektowania i modelowania systemów Cyganek & Kasperek & Rajda 2013 Katedra Elektroniki AGH

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

Raport bieżący: 44/2018 Data: g. 21:03 Skrócona nazwa emitenta: SERINUS ENERGY plc

BARIERA ANTYKONDENSACYJNA

Jonizacja plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP)

TECHNOLOGIE OCHRONY ŚRODOWISKA (studia I stopnia) Mogilniki oraz problemy związane z ich likwidacją prof. dr hab. inż.

Streszczenie rozprawy doktorskiej

Geochemia analityczna. KubaM

Elektronowa mikroskopia. T. 2, Mikroskopia skaningowa / Wiesław Dziadur, Janusz Mikuła. Kraków, Spis treści

Zastosowanie systemu 2D TL do badania skanujących wiązek protonowych

kierunek: BIOTECHNOLOGIA specjalność: Bioinformatics RW , Obowiązuje od 2013/2014

Auditorium classes. Lectures

BADANIA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH W PROCESIE ICH WYTWARZANIA I EKSPLOATACJI

Krystalografia. Dyfrakcja

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Kropki samorosnące. Optyka nanostruktur. Gęstość stanów. Kropki fluktuacje szerokości. Sebastian Maćkowski. InAs/GaAs QDs. Si/Ge QDs.

Transkrypt:

XRF+PIXE X-Ray Fluorescence + Particle Induced X-Ray Emission Radiometryczne metody analityczne składu chemicznego B. Augustyniak

Metody radiometryczne XRF X-Ray fluorescence PIXE - Particle Induced X-Ray Emission Zasada działania: wykorzystuje się efekt emisji charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego

XRF X-Ray fluorescence Analiza promieniowania emitowanego przez elektrony powłokowe Wzbudzanie za pomocą promieniowania X Reemisja promieniowania X -> fluorescencja

X charakterystyczne - przypomnienie Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license. Figure 20.10 The continuous and characteristic spectra of radiation emitted from a material. Low-energy stimuli produce a continuous spectrum of low-energy, long-wavelength photons. A more intense, higher energy spectrum is emitted when the stimulus is more powerful until, eventually, characteristic radiation is observed. http://www.ccm.udel.edu/personnel/homepage/class_web/lecture%20notes/2004/askelandphu lenotes-ch20printable.ppt

Układ pomiarowy w metodzie XRF Próbka oświetlona promieniowaniem X o dostatecznej energii Analizator energii promieni X Emitowane promieniowanie (fluorescencyjne) jest analizowane za pomocą analizatora energii (metoda dyfrakcji lub efekt fotoelektryczny w półprzewodniku)

XRF - applications Traditional chemical methods are used to complement the XRF technique with the analysis of B, Li, F, C, S, CO 2, halides, trace metal analysis and some speciation. Applications Quality control of raw materials and finished products Rapid identification of complete unknowns Direct analysis of inorganic fillers in organic materials e.g. plastics Direct analysis of glass and glazed bodies Investigating problems http://www.ceram.com/testing/xrf.htm

XRF - Advantages

Analizator widma X - monokryształ płaski Położenie kątowe piku dyfrakcyjnego od promieniowania rozproszonego na monokrysztale informacja o energii emitowanego promieniowania X Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Analizator widma X - koło Rowlanda Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Modyfikacja metody XRF Zastosowanie metody z dyspersją energii EDX XRF Energy Disperdive X - Ray Fluorescence

Układ uniwersalny analizy X Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Detektor półprzewodnikowy Si-PIN Photodiode 2-Stage Thermoelectric Cooler Temperature Monitor Beryllium Window Hermetic Package (TO-8) Wide Detection Range Easy to Operate http://www.amptek.com/xr100cr.html

XRF aparaty Venus 200 Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence System MiniPal Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer http://www.panalytical.com/index.cfm?sid=205&pid=530

Widmo XRF In most cases the innermost K and L shells are involved in XRF detection. A typical x-ray spectrum from an irradiated sample will display multiple peaks of different intensities. Spectrum taken using Amptek XR-100CR 25mm 2 X500µm X-Ray Detector (20µs shaping time) and Amptek MCA8000A Multichannel Analyzer. http://www.amptek.com/xrf.html

Analiza widma X - efekt matrycy Efekt matrycy absorpcja danej linii w materiale wzbudzonym zależy od wszystkich innych pierwiastków K α dla Mg jest absorbowana przez Fe i Ca a K α dla Si przez Al Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Analiza widma X efekt wielkości ziarna Wielkość ziarna absorpcja danej linii w materiale zależy od wielkości ziarna -> utrudniona analiza ilościowa Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

XRF - przykłady Safeguarding the environment - XRF analysis of heavy metals in polyethylene The introduction of European Union directives on Waste Electrical and Electronic Equipment and Reduction of Hazardous Substances has highlighted the need for precise and repeatable elemental analyses of heavy metals in the plastics production process. Fortunately,XRF analysis of heavy metals in polyethylene has emerged as an effective and economical tool to do this Spectrum (a) for Ba and Cd obtained using a Barkla secondary target http://www.panalytical.com/assets/newsarticles/safeguarding_the_environment.pdf

Detekcja składu warstwy przypowierzchniowej metoda całkowitego odbicia TR XRF TR XRF Total Reflection X Ray Fluorescence Dla małych kątów padania następuje odbicie i fluorescencja tylko cienkiej warstwy (ok. 1 μ ) Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

XRF zalety i ograniczenia Zalety: - detekcja atomów na dowolnej powierzchni o wymiarach rzędu mm - wykrywanie koncentracji pierwiastków na poziomie ppm (parts per milion) dla klasycznych XRF oraz na poziomie ppb (parts per bilion) dla TRXRF Ograniczenia: - podaje wartości uśrednione z badanej powierzchni (brak możliwości analizy na poziomie mikrostruktury)

Metoda PIXE PIXE - Particle Induced X-Ray Emission Analiza promieniowania emitowanego przez elektrony powłokowe Wzbudzanie emisji za pomocą cząstek elementarnych (protonów)

PIXE - basics Particle Induced X-ray Emission (PIXE) enables quantitative element-specific analysis based on characteristic K and L x-rays emitted from the sample after excitation by MeV He+ or H+. Typical applications include: Magnetic multilayers - storage media and head structures Sub-ppm contaminants in thin film materials / surface / interfaces Elemental composition (precision to ±0.2 at.%) Wear debris / particulates Multi-elemental concentration profiles http://www.mastest.com/pdf/rbs_brochure.pdf

Metoda PIXE układ pomiarowy Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Układ PIXE dla cząstek naładowanych Cząstki α lub jony Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

Metoda PIXE - wykrywalność Najlepsza wykrywalność dla pierwiastków dla których 20 < Z < 35!!! Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

ESCA - spectra

PIXE przykład 1 materiał organiczny Wykrywalność na poziomie ułamka ppm Oleś A. Metody doświadczalne fizyki ciała stałego

PIXE przykład 2 Element specific PIXE analysis of a multilayer thin film structure. http://www.mastest.com/pdf/rbs_brochure.pdf

PIXE przykład 3 Trace element analyses are obtained using PIXE and the CSIRO proton microprobe (typical beam spot size ~20-30 microns, current 15-25 na and live charge 3ÝmicroCoulomb); major element compositions are obtained by EMP analysis. X-rays are detected using a 30 mm2 Si(Li) detector, and typically, a 200 micron Al absorber is used to attenuate major element X- rays. Data are reduced using the GeoPIXE standardless quantitative method of Ryan et al. [1], which includes secondary-fluorescence contributions and can treat layered structures [2]. Minimum detection limits are typically down to ~2 ppm for a 4 minute analysis. Fig. 2 shows PIXE results for 25 elements from three geostandards samples. Excluding the anomalous Cu in sample W-2, which may indicate a sampling problem such as concentration of Cu into a minor sulfide phase in the original sample powder (the "nugget effect"), these and other tests show the method accurate to better than 5% for major and 10% for trace elements http://www.syd.dem.csiro.au/research/mantle/di_explore.html

Fig. 2 PIXE analyses (ppm) of the geostandards BE-N, AC-E and W-2 (solid symbols with 1-sigma error bars) compared with accepted concentration values http://www.syd.dem.csiro.au/research/mantle/di_explore.html

PIXE zalety i ograniczenia Zalety bardzo duża czułość (wykrywalność na poziomie ppm) - stosowanie dla dowolnych materiałów (ciecze, ciała stałe) - zastosowanie dla próbek o śladowej ilości Trudności konieczność stosowania źródła protonów (cyklotron!!!) -głębokość warstwy badanej rząd μm