LALO OLLI ` x⁄^~ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ (BP) LUAN VAN TOT NGHIEP Ay AV NS LS ¬> xa: ELF NF NF LF ON TF OF ONT ONT DE TAI:
Trang 2
MAM XE CUA GIAO YR
TO ee eee Oe OOO eee ee Oe ee ee eee Oe ee ee ee EET EEO OOO OOO SS FTE TT TTT EE Oe OSS OSC SOOO COSC OSC CS SO Se ee SSS Se eee ce eececes Oe ee ee EEE TTT OOOO OR Re em eee eee eee ST ERR OM Oe Cee eee Oe ewe wes Cee ee ee ee eee ee eee eee eee ESE ESTEE EE TE ee ee ee ee Oe ROR SO SSO SE SCE SOOO Sooo ees ee ee ee ee ee 99 39 SE SE ĐC SE SE ĐC SE di SC do HA 4P nh n n HUẾ s0 s0 sm SẼ 30m 0S ~T~T—~~~—~x~~ ”~ %9 9999969 698636 S4 S6 s4 SE 4h h nh HH s0 4Á m6 3m <- 6n 30 <0 <4 <0m 30m 40m <nn cm sms 0m cm cm <Sm-<0m 4m 0m44 <Sm sEm-3S0 <m See EEE EEE EEE EE OO OO Ree eee SSS TSS EET TEE RE 5e nem mm mem Sm=Ere===s===s=se=sm=s=s=m=m=Ss-e=m=.e—=.==-=~e~T~-=—=—=—=~=—~—=~ TT 8 ee ee ee ee eee ee eee eee ee ee ee eee ee ee ee eee eee ee ee ee Ee ee eee ee ee me eee eee eee TTT Te se 4 0 s40 OSES See CeCe eS ee eee ee eee ees eee ces TO ee eee ee eee ee ee EEE TEETER TOO OO Renee SS FETT TET EEE RR RRO eee Se ee emo eee eee eee eee ee meee ooeeso= ~.~.x ee eee ee eee eee ee eee © ee ee Oe ee SE HE EET TEE TT EEE RO OER ee eee ee FET ST TTT TS EERE RRR ROO Oem meme eee eee eee ee eee eee eee ees Te Se Fe ee ee ee ee ee ee Se EEE Ee Ee ee ee ee ee ee ee ee ee eee ee ewe SF SF ET EEE SE EEE E SESE ES ESSSSSSSSSSC SSS CESSES OH OS O CSCS COS SO SSS Se Se Fe 8 ee ERR OO Oe Oe Ome ee Oe eee 6 oe 6 EEE ETT TT ETT OEE Ee eee
SF FSFE FSET OTST RE TERE EER EEEEEEERSS SSE SES SSS OSSOOC OOOO OCC SC OOS
SSS ST ET Oe Oe ee Oe Oe Oooo oe 1 -_—_—_—_— _— —_~ _— a %“““ LLL FSS SSS SSS SS 6% 60 0 03mm mm SĐ 40mm mm mm em sms=sm ee Fe Fe ee ee ee ee ee ee ee em nen sms se se sen smm min mem ễsmễn sms sms-< 2-9-9999 02999909 99% 9% SE S9 9U ee eee eee ee ~T~T~~~—~—~———— ———_— ee ee ee eee er ere Otome een eee ee ew ee ee eee ee ee ee eee eee ee Ee Oe ee ee ee eee FFF FOSTER EEE EEE EEE ER ESSE SESS DO OSC CBBC SSC See He ee eee ee ee eee ee HK FH FH ek ek Ree eee ewe we ee
SSS SSS SE TET EE EE Re ee ere ee Orme meme meme ome meee eee eee eee ee ee ee TTT FF Fe ee eK er ee ee ee ee ee ee EEE EE EE EE EE EF HH 3962696960969 9% 99695 RRR eR eee eee ewe eee
Trang 3Lời m ơn
Em xin chân thành cảm ơn!
s* Ban giam hiệu trường và ban chủ nhiệm khoa vật lý đã cho phép và tạo điều kiện để em thực hiện và hoàn thành luận văn này
+ Thấy trưởng khoa cùng các giáo viên khoa lý trường đại học khoa học tự |
u nhiên đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn
% Thấy Tạ Hưng Quý và thấy Huỳnh Trúc Phương đã tận tình hướng dẫn
và truyền thụ kiến thức cho em trong suốt thời gian làm luận văn Ì Tồn thể thầy, cô đã tận tình truyền thụ kiến thức cho em trong suốt thời
gian học tập
Cuối cùng em xin cảm ơn Ba, M e, chị và các bạn đã động viên và giúp
đỡ em hoàn thành luận văn này
Trang 4MUC LUC
PHAN 1: LY THUYET Lời mở đầu
Chương 1: CO Sử LẺ TRUYẾ kcekeeiiieeeeennnesnissseesseseseee l
GIG Thiệu Sơ Lược VỀ Tía X con
2: Các Tương Tác Cơ Bản Của Tia X Với Vật Chất 2
: Các Qua Trình Xảy Ra Huỳnh Quang Tia X 6 : Quá Trimh Phat Xa 2.0 cceccceeeeceneereceneeeeneeeeeseneneeeenenee Ụ
: Cường Độ Huỳnh Quang Thứ Cấp
Chương 2 : Các Phương Pháp Phân Tích Huỳnh Quang 13
II.1 : Phương Pháp Phân Tích Định Tính 2-52 13
H.2 : Phương Pháp Phân Tích Định Lượng
Chương 3 : Các Nguyên Tố Có Trong Đất - -
PHAN 2: THUC NGHIEM
Checitnes A= Chriss BRE NGI iscsssssnssiisneriescssniccsensnseceaicacateninscesanenie 25
Trang 5Chương § : Đo Và Xử Lý Phổ s. <-<-s<<<<c<esesesee V.1 : Hệ máy huỳnh quang tỉa X - 3 V.2 : Dùng phần mềm Axil xử lý phổ -. ‹ +-s+- 33
V.3 : Những sai số phân tích và đánh giá các sai số đó
V.4: Kết quả thực nghiệm và đánh giá kết quả
2
PHAN 3: PHU LUC
Phổ huỳnh quang tia X của các mẫu chuẩn và một số mẫu phân tích
Trang 6LOI MG BAU
Năng suất cây trồng là rất quan trong đối với nhà nông Năng suất có cao thì đời sống nông dân mới được nâng cao,
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến năng suất cây trồng nhưng yếu tổ quan trọng nhất là đất trồng Cây trống phát triển tốt khi đất cung cấp đấy đủ các nguyên tố cần thiết cho cây Đất là nguồn dinh dưỡng của cây Để đáp ứng được
nhu cầu dinh dưỡng của cây thì ta phải biết trong đất đã có nguyên tố nào, thiêu
nguyên tố nào, hàm lượng các nguyên tố trong đất có đủ đáp ứng nhu cầu của cây trắng chưa Do đó phân tích hàm lượng của các nguyên tố có trong đất là việc cẩn thiết
Có nhiều phương pháp phân tích hàm lượng các nguyên tố trong mẫu như:
phương pháp hóa học, phương pháp kích hoạt nơtron, phương phấp huỳnh quang tia X, Trong các phương pháp này, phương pháp hoá học là phương pháp quen
thuộc, tuy nhiên phương pháp này còn có nhiều khuyết điểm khó khắc phục như: sau khi phân tích mẫu bị phá hủy do phản ứng với hoá chất, thời gian phân tích
đài
Phương pháp tối ưu nhất, đơn giản nhất, ít tốn kém nhưng cho kết quả phân tích có độ chính xác cao và khắc phục được nhược điểm của các phương pháp trên
đó là phương pháp huỳnh quang tia X
Trong luận văn này, chúng tôi dùng phương pháp phân tích "huỳnh quang
tia X” để phân tích hàm lượng các nguyên tố trong đất ở huyện Cầu Ngang Sau khi phân tích dựa vào kết quả thu được ta có thể đánh giá được đất phân tích đó côn thiểu nguyên tố nào, thừa nguyên tế nào, mà có cách sử dụng phân bón mội
Trang 7Tuy đã cố gắng rất nhiều, nhưng số lượng mẫu vẫn còn hạn chế, nên kết
quả phân tích và đánh giá có thể bị sai lệch đôi chút so với thực tế, nhưng cm
mong rằng với sự nổ lực, sự cẩn thân, trong quá trình lấy mẫu và làm mẫu thì kết
gua phân tích sẽ ít nhiều giúp những người nông dân ở huyện Cầu Ngang biết sơ
lược về loại đất mà mình đang gieo trồng và biết cách sử dụng phân bón phù hợp
với đất ruộng của mình để ít tốn kém và đạt hiệu quả cao hơn,
Do diéu kiện cho phép của một luận văn, cùng với những hạn chế về mặt
thời gian và kiến thức nên sẽ không tránh khỏi những sai sót, Mong nhận được
Trang 8FTITFTFTFTIFFFFFFFFFTTFFFFFFTTTFFTTFFFFTIFTFTFTTTT”
PHAN NOT
LY THUYET Chương I: Cơ Sở Lý Thuyết
1.1: Giới Thiệu Sơ Lược Về Tia X
I.2: Các Tương Tác Cơ Bản Của Tia X Với Vật Chất
I.3: Các Qua Trình Xảy Ra Huỳnh Quang Tia X 1.4: Qua Trinh Phat Xa
[.5: Cường Độ Huỳnh Quang Thứ Cấp
Chương 2: Các Phương Pháp Phân Tích Huỳnh Quang
Trang 9CO SO LY THUYET SHOW : Orin Cj Kim Hyin
CHUONG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
L.1 Giới Thiệu Sơ Lược Về Tìa X :
Vào năm 1895 trong khi nghiên cứu các tia cathod, Wilhelm Conrad
Reontgen đã khám phá ra được tia X
Tia X là bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn bước sóng ánh sáng Bước
sóng của nó nằm trong khoảng từ 0,1 A” đến 100 A° và có năng lượng tit 1 >
100 KeV,
e Tia X có bước sóng từ | A" đến 100 A" được gọi là tia X mềm e Tia X có bước sóng từ0,I A” đến ! A” được gọi là tia X cứng Tia X là một dạng của sóng điện từ nên có các tính chất cơ bản của bức xạ điện từ như phản xa, nhiễu xa, khuyéch dai va tan xa
Tia X được tạo ra do sự hãm đột ngột điện tử có năng lượng cao hay bởi sự dịch chuyển điện tử từ quỹ đạo cao sang quỹ đạo thấp trong nguyên tử,
Phương pháp phổ biến nhất để sản sinh ra tia X là bắn vào nguyên tử bia chùm
clectron có năng lượng cao, hoặc tia X, ta y
® Có hai loại bức xạ tia X : L].1 Bức xạ liên tục :
Bức xạ này được tạo ra do sự hãm đột ngột electron có năng lượng cao
đến đập vào bia Một phần năng lượng sẽ tương tác với các electron quỹ đạo và
phần còn lại phát ra dưới dạng bức xạ có năng lượng : c h—=E,-E (1.1) A Bức xạ phát ra có dạng liên tục, nên được gọi là bức xạ liên tục hay bức xa ham
1.1.2 Buc Xa Dac Trung :
Trang 10CO SO LY THUYET SUCH : Crhn Chi Rim Nye n
Khi có sự chuyển clectron từ quỹ đạo cao về quỹ đạo thấp hơn trong nguyên tử thì sẽ tạo ra bức xạ đặc trưng có năng lượng :
hv =h— =E,-E, (1.2)
Io
Bức xạ đặc trưng phụ thuộc vào sự phân bố năng lượng của các electron quỹ đạo trong nguyên tử của nguyên tố bia
Năm 1913 MoseLey da tìm ra mối liên hệ giữa bước sóng của vạch đặc trưng và bậc số nguyên tử của nguyên tố Z : vot =ra-w [4-4] (1.3) A nm My * Đối với vạch K — Ve HT | {1 [r-z) 1 * Đối với vạch L a 2| -z] tắc 9 3 * Đối với vạch M : — Vụ =——=R„(Z-8) | >—-—x "Âu, | Ệ z) rE 4
Khi electron từ các tầng bên ngoài dịch chuyển về các tầng K, L M, sẽ xuất hiện các bức xạ đặc trưng có năng lượng rất lớn gọi là phổ ta X
1.2 Tương Tác Cơ Bản Của Tia X Với Vật Chất : [1.2.1 Su Tan Xa:
Khi truyền qua môi trường vật chất tia X sé sé tung tác với các electron ở
vỏ nguyên tử và bị tấn xạ Sự tấn xạ xảy ra chủ yếu ở tang ngoài của vỏ nguyên tử Có hai loại tấn xạ xảy ra trên mẫu là : tấn xạ đàn hồi và tắn xạ
không đàn hồi
Trang 11CƠ SỞ LÝ THUYẾT SUCH : Crdn Chj Rien My? n
+ Tán xạ đàn hồi (còn gọi là tán xạ kết hợp hay tán xạ RayLeigh): photon
tới và photon tán xạ có cùng năng lượng, phương truyền của tia X bị lệch chứng tỏ có sư suy giảm khối
% Tán xạ không đàn hồi (còn gọi là tắn xạ không kết hợp hay tán xạ
Compton) : năng lượng của photon tấn xạ nhỏ hơn năng lượng của photon tới, đồng thời có một điện tử thoát ra Tia X vừa bị giảm năng lượng vừa bị lệch phương truyền
e (Quang electron)
Bức xa tới
Hình 1 : Mô hình tán xạ RayLeigh và tán xạ Compton của tia X
Trong phổ kế huỳnh quang tia X, tán xạ là nguyên nhân gây ra phông trên phổ huỳnh quang của mẫu phân tích
Trong kĩ thuật phổ kế huỳnh quang tia X, hiệu ứng tán xạ photon đối với mẫu phân tích có hai điểm chính :
e Số tia bức xạ do tán xa tăng theo số nguyên tử Z (do số electron tăng va mau hap thu tia tan xa ft)
e® Tỉ số cường độ tia tán xạ không kết hợp và kết hợp tăng khi số nguyên tử Z của mẫu giảm, Đây là nguyên nhân gây khó khăn khi phân tích các nguyên tố nhẹ bằng phương pháp phổ huỳnh quang tia X
1.2.2 Qua Trinh Hap Thu :
Khi truyền qua môi trường vật chất, tia X sẽ tương tác và mất đi một
phần năng lượng vì ;
Trang 12CO 86 LY THUYET SUCH : Crdn Chj Rie Hy n > Một phần tia X bị hấp thu bởi môi trưởng
> Sự tắn xạ của tia X với vật chất làm đổi phương truyền
2.2.1 Hệ số suy giảm :
Xét chùm tía X có cường độ ban đầu I,(E) sau khi qua lớp có bể day x
thì cường độ của nó là I(E)
* Khi chùm tia X truyền qua mà không tương tác với vật chất thì :
I(E) = L(E)et “9 (14)
Với : kụ là hệ số suy giảm tuyến tính, có thứ nguyên là cm `
# Khi chùm tia X tương tác với vật chất thì :
I(E) = L(E) e9) (1.5) oO Vd: ¢ = úp là hệ số suy giảm khối có thứ nguyên là cmẺ/g ® o là mật độ khối của lớp vật chất Đối với hợp chất nhiều nguyên tế thì : p= Dwi (1.6) Trong đó : ® W,: là hàm lượng nguyên tố ¡
® 41,: 1a hé s6 suy gidm khối đối với nguyên tố ¡ ® \: là hệ số suy giảm khối của cả hợp chất
Trang 13CƠ SỞ LÝ THUYẾT SCM : Cetin Chi Hien Nyin ® t: Hệ số hấp thu khối quang điện
® ơi: Hệ số hấp thụ khối kết hợp
@ ơ¿¿,: Hệ số hấp thụ khối không kết hợp I.2.2.2 Sự Hấp Thụ :
2 Năng lượng cạnh hấp thụ là năng lượng cực tiểu có thể phát
quang một điện tử từ một quỹ đạo trong nguyên tử của nguyên tố cho trước Vì mỗi nguyên tử có nhiều phân lớp nên có nhiều cạnh hấp thụ
a Nang lượng cạnh hấp thụ tuân theo quy tắc sau : Km > Lạy > Lụuy > Lm 3 Trong cùng một nguyên tổ, năng lượng cạnh hấp thụ tăng theo bậc số Z a_ Không có vạch nào trong dãy phổ có năng lượng lớn hơn năng lượng cạnh hấp thụ Sau đây là đường cong biểu diễn hệ hấp thụ khối : 10° 10° 10° 10 l 0,1 0 0.1 l 10 Bước sóng ^ (A)
Hình 2 : Đường cong biểu diễn hệ số hấp thụ khối của nguyên tố Uranium theo
bước sóng của photon tới
Những điểm bất liên tục trên hình được gọi là cạnh hấp thụ
Trang 14CƠ SỞ LÝ THUYẾT S”EX : Erểu Bi Ñie Đa 1.3 Các quá trình xảy ra huỳnh quang tỉa X :
Khi một nguồn kích tia X sơ cấp phát ra từ ống tia X hay từ một nguồn đồng vị chiếu vào một mẫu, tia X có thể bị hấp thụ bởi nguyên tử hoặc bị tắn xạ qua vật chất
Quá trình nguyên tử hấp thụ tia X và một electron ở lớp vỏ nguyên tử nhận tất cả nang lượng do tia X truyền tới Nếu tia X sơ cấp có năng lượng đủ mạnh làm bật electron trong lớp vỏ bên trong nguyên tử tạo thành lỗ trống, nguyên tử lúc này không bến vững thì khi nguyên tử trở về trạng thái cân bằng, các electron từ lớn vỏ bên ngoài chuyển đến lấp lỗ trống ở lớp vỏ bên trong và sẽ phát ra ta X đặc trưng có năng lượng là hiệu giữa năng lượng liền kết của hai lớp vỏ tương ứng Quá trình này gọi là "hiệu ứng quang điện `
Những tia X phát ra trong quá trình này được gọi là “huỳnh quang tua Quá trình phát hiện và phân tích các tia X phát ra được gọi là “phép phân tích huỳnh quang tia X”
Phép phân tích huỳnh quang tia X thường dựa vào các lớp vỏ trong cùng
(lớp K và L) để định tính và định lượng các nguyên tố
Các tia X đặc trưng được kí hiệu bằng các chữ K,L,M hay N để cho biết tia X đó phát ra từ vạch nào của lớp vỏ nguyên tử Các chỉ số œ, j, y được thêm vào để biết sự dịch chuyển của electron từ lớp nào đến lớp nào
Phương pháp huỳnh quang tia X được áp dụng rộng rãi để xác định
thành phần nguyên tố trong vật chất Phương pháp này có các ưu điểm sau:
® Phân tích nhanh với độ chính xác cao
® Khơng phá hủy mẫu
® Phân tích cùng lúc nhiều nguyên tố
® Giới hạn phát hiện định lượng có thể đạt đến ppm ® Đối tượng phân tích đa dạng : rần, lỏng, khí
Trang 15CƠ SỞ LÝ THUYẾT SUCH : Cen Chi Rion Nye n
Do đó, phương pháp huỳnh quang tia X là một trong các phương pháp
được áp dụng để phân tích các vật liệu trong công nghiệp, nông nghiệp, sinh
học, khảo cổ, mơi trường
Ngồi cách dùng tia X, ta còn có thể dùng các nguồn kích sơ cấp khác
để tạo ra huỳnh quang tia X như : hạt Œ, proton hay chùm electron năng lượng
cao,
Hiệu ứng quang điện xảy ra thường kèm theo hiệu ứng Augcr : ta X đặc
trưng vừa phát ra có thể bị hấp thụ ngay bởi một electron ở lớp ngoài hơn trong
cùng một nguyên tử, Khi đó không có tỉa x đặc trưng được phóng thích mà là
một điện tử Auger được phóng thích
Hiệu ứng này làm giảm cường độ của vạch phổ và thường xảy ra đối với các nguyên tế nhẹ Quá trình huỳnh quang tia X được mình hoa bởi hình sau : e (Quang electron) E Bức xạ tới
Hình 3 : Một electron từ lớp K được bức ra khỏi nguyên tử khi kích thích tia X sơ cấp, tạo ra một lỗ trống
Vạch K
Hình 4 : Một electron từ lớp L hoặc M nhảy vào lấp đầy lỗ trống
Trang 16CƠ SỞ LÝ THUYẾT SUCH : Erba Chi Rie Nytn
Hình Š : Khi một lỗ trống được tạo ra trong lớp L từ năng lượng kích thích sơ
cấp, một electron từ lớp M hay N nhảy vào để lấp đầy lổ trống Trong quá trình
này nó phát ra tia x đặc trưng
ma e (Auger electron)
Hình 6 : Năng lượng kích thích từ lớp trong truyền đến một trong các clectron ở lớp ngoài và làm cho các electron ở lớp ngoài được giải phóng khỏi nguyên tử
* Hiệu suất huỳnh quang :
Khi electron được giải phóng từ nguyên tử do quá trình quang điện có hai khả năng xảy ra :
Trang 17CƠ SỞ LÝ THUYẾT SUCH - Erte hj Rin Nytn ® Hoặc phát ra tra X
® Hoặc phát ra điện tử Auger
Hai quá trình này cạnh tranh nhau, Do đó hiệu suất huỳnh quang được định nghĩa : Hiệu suất huỳnh quang Jf, ở lớp K là tỉ số giữa tổng số photon của tất cả các vạch trong dãy K phát ra với số lỗ trống ở lớp K được tạo ra
trong cùng thời gian đó _ 2 (m, ) — (gai # Bgạ¿ ‡ Rgịụ ) K = WwW ~ N Nx (1.8) A
Hiệu suất huỳnh quang đối với từng nguyên tố và từng phân lớp là khác nhau Đối với các nguyên tử có số khối trung bình và thấp, năng lượng liên kết của các clectron tương đối thấp, nên hiệu suất huỳnh quang thấp
Hiệu suất huỳnh quang đạt giá trị lớn nhất khi năng lượng tia X kích thích vừa lớn hơn năng lượng của electron trong nguyên tử
1.4 Qué Trinh Phat Xe :
Khi lễ trống được hình thành trong các quỹ đạo bên trong do hiệu ứng
Trang 18CƠ SỞ LÝ THUYẾT ,SWEX : 8:ếx (| 8i Nytn
Các tia X đắc trưng được kí hiệu bằng các chữ K, L, M_ hay N để cho
biết tia X đó phát ra từ vạch nào của lớp vỏ nguyên tử Các chỉ số ơ, J., ý được
thêm vào để biết sự dịch chuyển của electron từ lớp nào đến lớp nào
+ Các vạch K :
Khi lỗ trống được hình thành trong lớp K bởi hiệu ứng quang điện, các
điện tử từ tầng ngoài L, M dịch chuyển về lấp đầy lỗ trống ở tầng K và kèm
theo sự phát xạ tia X đặc trưng dãy K ‘Ke ,K , Ky
Mặc di 2 vach K,,K, sinh ra từ sự chuyển mức khác nhau nhưng nang lượng của chúng rất gần nhau Nên năng lượng trung bình của các vạch này được tính bởi công thức : 2E +E, Ex 5 (1.9) Vạch K¿ xuất hiện ở mức năng lượng cao hơn K, | do electron chuyển từ tắng M về lấp lổ trống ở tầng K Day L được hình thành từ sự chuyển mức của cdc electron tif cdc tang M.N, vé tang L
Do tầng L có 3 cạnh hấp thu ; Ly Langs Ly én dé kich thich cd 3
dãy vạch L, năng lượng photon tới phải lớn hơn £, -
> Các vạch M :
Vạch M rất ít sử dụng trong phổ tia X, vì không thể quan sát được đối
với các nguyên tố có Z < 57 và khi quan sát được thi nang lượng của nó cũng rất thấp Do đó ta chỉ dùng vạch M để phân tích các nguyên tố Th, Pa, U nhằm tránh sự giao thoa với các vạch L của các nguyên tố khác trong mẫu
Sau đây là sơ đồ chuyển mức năng lượng của phổ tia X :
Trang 19CƠ SỞ LÝ THUYẾT SHH : Erde Ehj Bim igen Q Xác xuat phat electron A Ñ IV N I | V iit M ll III L ou K
Trang 20CO SO LY THUYET SUCH - Gcbu Ohi Rie Nye n
Xét chùm tia X có năng lượng Eụ, phát ra từ nguồn đơn năng một góc
khối dO,, chiếu lên bể mặt mẫu có bề dày T dưới một góc 4, theo sơ đồ trên Sau khi tính thì người ta thu được cường độ vạch phổ tia X đặc trưng cho nguyên tố trong mẫu được ghi nhận bởi Detector là :
ˆ re’ sin, ~ sin;
1, CE) Sen = Qi Go Ty W, ME) A(ŒE,) Need 1.10
sinf, Ì sinW; © Với :
e Q¿ : xác suất huỳnh quang của nguyên tố ¡
© G, = |[[aSdQdQ, /siny, : chỉ phụ thuộc vào cách bố trí hình học
của nguồn kích
se W,: hàm lượng nguyên tố ¡ trong mẫu
® [, (E,) : Cường độ huỳnh quang thứ cấp được Detector ghi nhận ® [„(E¿) : Cường độ ban đầu của chùm tia X
e H(E,) : Hệ số suy giảm khối của mẫu ở năng lượng E¿ e (E,) : Hệ số suy giảm khối của mẫu ứng với năng lượng E e I„: Cường độ huỳnh quang sơ cấp
e E„: Năng lượng tia X của nguồn kích thích
® E,: Năng lượng tia X phát ra từ nguyên tế ¡
Trang 21CAC PHUONG PHAP PHAN TICH ,SIIE : 6x Bhi Kise Nyro
CHƯƠNG II
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
HUỲNH QUANG TIA X
H1 Phương pháp phân tích định tính :
Phổ kế tia X là công cụ khá tốt cho việc xác định định tính các nguyên tế trong mẫu Nói chung kĩ thuật này có khả năng xác định định tính các nguyên tố có Z = II đến cuối bảng hệ thống tuần hoàn ở cấp hàm lượng từ vai tram nanogam trong kỉ thuật mẫu mỏng và từ vài trăm ppm trong mẫu dạng khối Mẫu dạng lỏng hoặc rắn cũng có thể phân tích trực tiếp, với vài trường hợp chất khí cũng được phân tích bằng bộ lọc hoặc bẩy hoá học
Các nguyên tố trong mẫu được xác định dựa vào nãng lượng và cường độ
tương đối của các vạch phổ K, L M
Nếu là đơn nguyên tố thì định vị chúng theo năng lượng tương ứng với bảng tra cứu năng lượng tia X Còn đối với các mẫu phức tạp do các đỉnh sẽ phủ lên nhau nên cẩn chuẩn năng lượng chính xác và quan tâm đến cường độ tương đối của chúng Trong vùng nang lượng từ 3 + 9 KeV của các nguyên tố Z trùng với vạch K của nguyên tố Z-1, trong ving năng lượng từ l -> 5 KeV vạch L, M của nguyên tố Z lớn trùng với các nguyên tố có Z nhỏ Do vậy, để phân tích định tính chính xác, ta sử dụng bộ nguồn chuẩn có năng lượng trãi rộng từ 3 KeV đến 20 KeV để chuẩn năng lượng hệ phổ kế Tùy theo hệ phổ kế mà đường chuẩn năng lượng theo kênh là tuyến tính hay bậc hai
Trong quá trình ghi nhận phổ tia X, vị trí kênh có thể bị trôi làm cho đường
chuẩn năng lượng bị lệch đi Nguyên nhân là do thời gian chết lớn (> 50%)
hoặc hệ điện tử không ổn định
Khắc phục điều này bằng cách giảm khối lượng mẫu cẩn đo (nghĩa là giảm thời gian chết), đặt nguồn kích ra xa mẫu chiếu hoặc kiểm tra hệ thống điện tử như Cable, tín hiệu, dây đất
Trang 22CAC PHUONG PHAP PHAN TICH SUE = Ecdu Chi Ria Iyen
Việc phân tích định tính là rất cần thiết, vì nó giúp cho ta phân tích, nhân
định được độ nhạy đối với thiết bị cũng như phương pháp cẩn áp dụng cho phép phân tích định lượng trong tương lai
H.2 Phương pháp phân tích định lượng :
11.2.1 Phuong phap chuẩn ngoai tuyến tính : năng là : l, (E,) = Qi: G, L., —— W u(É2) „ ni) sin, siny, ¢ Dat: K=Q,G, 1,, tacd: > Đối với mẫu phân tích : L(E)=K ~ (E6) „ u0E) siny, sinw, >Đối với mẫu so sánh : | (E)=K W, | ,È(,) „ #Œ,) sinyw, siny, Lap ti 1é cla 1(B,) va 1 (E,), ta được : [HCE EE)
P(E) 1 sini SIN |
I(E,) ye) Me)
siny, siny,
LUAN YAN TOT NGHIEP
Từ phương trình cơ bản, cường độ huỳnh quang thứ cấp của nguồn đơn
(2.3)
(2.4)
Trang 23CAC PHUONG PHAP PHAN TICH SVEN : Ordn Chi Ñim 1iy/s
Nếu chất độn của mẫu phân tích và mẫu so sánh có thành phần hoá học như nhau và hàm lượng nguyên tố cẩn xác định trong mẫu thay đổi nhỏ thì có thể xem hệ số suy giảm khối ụ không đổi, tức là :
p=
Khi đó, ta được :
Suy ra:
Trường hợp này chỉ đối với một mẫu so sánh Tuy nhiên, với hàm lượng
của nguyên tố cẩn xác định thay đổi trong một khoảng giới hạn lớn thì phương
trình (2.5) không còn đúng nữa Khi đó phải dùng nhiều mẫu so sánh và lập ra đường biểu diễn I = f (W)
Từ đây, nếu biết cường độ huỳnh quang của mẫu so sánh ta suy ra được hàm lượng của nó
Đồ thị I = f (W) thường có đạng tuyến tính :
W=zal+b (2.6)
Dùng phương pháp bình phương tối thiểu để xác định hệ số a, b
Đối với một matrix mẫu phức tạp hơn quan hệ tuyến tính giữa cường đô
hàm lượng thường có bậc cao hơn
Ngoài ra các điều kiện thực nghiệm luôn thay đổi theo thời gian dẫn đến hiện tượng trôi phổ nên các đường chuẩn đã lập trước đây không còn dùng được
Vì vậy việc xác định đường chuẩn phải làm hàng ngày, hàng tuần Để tránh hiện
tượng này, người ta sử dụng tỉ số cường độ tương đối 1 , với l_ là cường độ của
‘
một nguyên tố chuẩn có cường đô không đổi
Trang 24CAC PHUONG PHAP PHAN TICH SUCH : Orda Chi Ki Nyen Phương trình (2.6) trở thành : / come Ue (2.7) C Từ phương trình chuẩn này, nếu biết tỉ lệ cường đô vạch đặc trưng sẻ suy ra hàm lượng cần phân tích
11.2.2 Phuong phap chuẩn nội :
Khi đưa vào mẫu phân tích một lương nguyên tổ B nào đó có bậc số
nguyên tử khác bậc số nguyên tử của nguyên tố A can phân tích một đơn vị (tối đa là hai đơn vị) và nguyên tố này có hàm lượng đã biết trước, được gọi là nguyên tổ so sánh, thì ta so sánh cường đô bức xa đặc trưng của hai nguyên tố này Biểu thức liên hệ có dạng :
/
W,=0Wa = (2.8)
I,
* Với ; e Wạ: là hàm lượng nguyên tố so sánh trong mẫu
se ¿: hệ số cường độ, xác định bằng thực nghiệm như sau : Dùng mẫu so sánh có hàm lượng nguyên tố A và nguyên tố B biết trước, ta co:
¿-Iafa (29)
LW
Phương trình (2.8), (2.9) dude ding dé tinh W, khi ham lượng nguyên tố A ở các mẫu cẩn phân tích thay đổi trong một khoảng giới hạn không lớn Trường hợp ngược lại thì phải tạo bộ mẫu so sánh có hàm lượng nguyên tố A và B cắn xác
Trang 25CÁC PHƯƠNG PHÁP PHẢN TÍCH | SBEH : Crdn Oj Kine Ngee
Độ nghiêng của đường phân tích đặc trưng cho hệ số cường độ ớ
11.2.3 Phuon "ho thêm một lần :
Sử dụng ngay mẫu phăn tích rỗi cho thêm vào đó một lượng nhỏ nguyên tổ phân tích xác định, từ đó suy ra hầm lương nguyên tố phân tích ban đầu
Wx= ixtc We (2.11)
lạ “ly
Với : e Wy, We: JA ham lượng nguyên tố cần xác định và nguyên tố cho
thờm
đâ ly, I,: l cường độ bức xạ đặc trưng của nguyên tố cẩn phân tích trong mẫu trước và sau khi pha thêm
124 )
Trang 26CAC PHUONG PHAP PHAN TICH S101 : Erần Ch; Bim Uyen
Từ đây suy ra được hàm lượng a cla nguyên tố cẩn phân tích
Phương pháp này áp dụng cho nguyên tổ có hàm lượng nhỏ, 11.2.5 Phương pháp hàm kích thích :
A I ý thuyết *
Phương pháp này được áp dụng cho các mẫu mỏng, đồng nhất, Từ lý thuyết của phương pháp phân tích huỳnh quang tia x, tạ có :
l,=ứ,p,d (2.12)
*® Với :
® I,: Cường độ huỳnh quang của nguyên tổ ¡ sơ, : Độ nhạy đối với nguyên tố ¡
© 9 : Mật độ khối (g/cm”) của nguyên tố ¡ ed: bé day mẫu (cm)
Doi voi mẫu chuẩn ta có :
a! Mt I
(2.13)
_ Đửa
Sử dụng bộ mẫu mỏng với nhiều nguyên tế khác nhau như : V, K, S, Mn, ta đo cường độ các đỉnh K„ Kạ, L„„ Lạ của từng nguyên tố trên nguồn kích
Trang 27CAC PHUONG PHAP PHAN TICH SUCH - Erde Chi Kim Nyin
Z(E,) =f (a,") (2.14)
Tùy theo xố lượng mẫu chuẩn ta có và nguồn kích thích tương ứng tủ xây dưng các hàm kích thích theo K„, Kạ, L.„ Lụ
B Ấp dụng phân tích :
Để áp dung phương pháp hàm kích thích phân tích nguyên tổ mà ta quan
tâm, ta thực hiện làm mẫu mỏng gần giống với mẫu chuẩn để tránh đối đa sai số
đo hiệu ứng hình học gây ra
Đo cường độ vạch phân tích K„, K; hoặc L„ Lạ hàm lượng của nguyên tổ
cần phân tích được tỉnh như sau :
Log = Ope Coy (2.15)
* Với :
® œ„: là giá trị ngoại suy từ hàm kích thích của phương trình (2 |4) ® l„: là cường độ vạch phân tích (K„ Kạ )
Tóm lại : phương pháp phân tích bằng hàm kích thích có ưu điểm là có thể xác định hàm lượng một nguyên tố mà không cẩn thiết phải có mẫu chuẩn và có thể giảm sai số do hiệu ứng tăng cường và hiệu ứng hấp thu Tuy nhiên để phân tích được nhiều nguyên tố khác nhau ta phải chuẩn bị mẫu mỏng đơn nguyên tổ
Trang 28NGUYEN TO TRONG DAT SUCH : rhea €hj Kime Nye
CHUONG III
CAC NGUYEN TO CO TRONG DAT
Trong đất có rất nhiéu nguyén t6, chang han : K, Ca, Mg Mo, B, Mn, Al, Zn, S Si, Fe, V, Cac nguyén t6 nay 1A ngudn dinh dưỡng của cây trồng
“ Ham lượng và tác dụng của các nguyên tổ trên :
e k lị (K) +
Thường trong đất có chứa từ 0.2 —> 0.4% K;O Đất nhiệt đới có tí lệ kali
thấp hơn ôn đới
Kali có tác dụng giúp cho quá trình quang hợp tiến hành bình thường, đẩy mạnh sự di chuyển các hidrat từ lá sang các bộ phân khác Do đó, kali làm tăng hoạt động quang hợp của lá
Kali làm tăng cường sự tạo thành bó mạch, tăng cường độ dài và số lượng sợi Tăng cường bể dày của giác mô, do đó cây cứng cáp hơn Vì vậy kali góp phần tích cực vào việc chống lốp để
Kali có tác dụng kích thích sự hoạt động của men, do đó tăng cường hoạt động trao đổi chất của cây, tăng cường sự tạo thành các axít hữu cơ, góp phần cấu
tạo thêm các prôtUit
Trong không bao néng độ kali cao có khả năng giúp cho cây chịu được rét tốt
Đối với cây ngũ cốc kali có tác dụng làm tăng cường sức đẻ nhanh
® Thiếu kali làm cho sự đồng hoá CO; của cây sút kém, sự hình thành
dam không prôtit trong cây tăng lên, lá cây bị bệu ra, ẻo lả, để bị lụi, bị lốp đổ và phẩm chất nông sản hị giảm sút Do đó, để làm cho cây bị nhiễm nhiều loại nấm và vị khuẩn, siêu vị khuẩn nên năng suất bị sút kém
Thiếu kali cây thường bị uốn xuống, rũ rượi và khô dấn ở ngoài rìa dọc theo mép lá, cây châm phát triển và chậm chín Nhất là trong trường hợp thiếu
Trang 29NGUYEN TO TRONG DAT SHEH : Crd Chi Ñim yin
kali đi đôi với thiếu ánh sáng, tỉ lệ dam trong cây tăng lên một cách tương đối và
rô rẻt lá cây không giử được nước, không giử được trạng thái căng, và do đó khi gap rét dé bi khỏ héo và rụng lá Nhất là đối với cây trắng trên đất đổi dốc là nơi thường hị thiếu kali, mà cây lại phải chống chịu gió rét nhiều hơn ở đồng bằng
® Magiê (ÁMg ) :
Trong đất magiê ở vào dạng cacbonat đơn thuần, hàm lượng magié phụ thuộc vào độ Ph của đất Magiê dẻ hị rữa trôi
Magiê có tác dụng kích thích sự thu hút lân của cây trồng, có vai trò quan
trọng trong quang hợp, trong sư hình thành ra gluxit và trong việc hình thành ra
protéin Magiẻ là chất dinh dưỡng không thể thiếu của cây trồng
® Thiếu magiê sẽ ảnh hưởng đến su hình thành ra các sắc tổ của lá, lá có vệt vàng hoặc bị sọc trắng; Thiếu magie ảnh hưởng đến việc hình thành prôtêin
và không có magie thì không hình thành ra được diệp luc, ® Lưu huỳnh (S) :
Trong đất lưu huỳnh ở trong các loại khoáng
Trung bình đất chứa từ 0,01 —> 0,05% lưu huỳnh tổng số
Lưu huỳnh là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây và không có nguyên tố nào thay thế được
® Thiếu lưu huỳnh thì sự hình thành prôtê¡n giảm và hàm lượng những chất
đạm hoà tan trong cây tăng lên, ảnh hưởng tới lá cây Lá bé hơn bình thường, rìa lá từ ngoài hơi uốn vào
e Silic (Si):
Vỏ quả đất chứa khoảng 60% SiO)
Silic giúp cây trắng cứng cắp hơn, làm tăng thêm năng suất, giúp tăng việc
thu hút chất lân của cây, làm giảm độc độ của Mn, giúp Mn phân phối được đồng đều, góp phần thuận lợi cho việc sinh trưởng
Đối với đại mạch và lúa, nếu thiếu Silic thì cây không đanh dảnh
Trang 30NGUYEN TO TRONG DAT SUCH : Cen Chi Kim Nyt e Sắt (Fe) : Đất có Ph cao thì có thể xảy ra hiện tượng cây trồng thiếu sắt Ở cây lúa có hàm lượng sắt rất lớn ® Cây thiếu sắt bị vàng lá trắng lá và rụng lá hàm lương diệp lục giảm đi rõ rét
Nếu thiếu sất trắm trọng thì quá trình trao đổi chất trong tế bào bị rối loạn
Do đó sắt có vai trò rất quan trọng đối với cây trồng
¢ Bo (B):
Hàm lượng Bo tổng số trong đất tư : 0,001% đến 0,005 -> 0, | % B;O;, Bo có vai trò quan trọng trong việc hình thành phấn hoa
e® Nếu thiếu Bo thì phấn hoa không hình thành đấy đủ, hoa sẽ rụng, hạt không đậu hoặc lép Đối với một số cây như bắp cải thiếu Bo thì rỗng ruột, củ cải thiếu Bo thì xốp ở giữa củ hoặc thối ruột, hoặc có hiện tượng nẻ củ hoặc nẻ cuống lá Nếu đủ Bo thì màn tế bào co đãn được tốt, cây trống không bị những hiện tượng trên Nhìn chung thiếu Bo cây trồng dễ bị nấm và các loại ví khuẩn phá hoại # Molipden (Mo) :
Ở những đất canh tác bình thường nói chung hàm lượng Mo rất thấp và biến động vào khoảng ti 1,4 — 2,6 mg/Ikg dat
Mo đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình đồng hoá và biến đổi đam thực vật, và trong các quá trình liên kết đạm phân tử
Mo là một chất dinh dưỡng cần thiết để tăng năng suất cây trồng Mo tham
gia rất mạnh vào quá trình oxi hoá khử của cây, Mo còn tham gia vào quá trình
trao đổi chất, các quá trình khử nitrat, các quá trình trao đổi lân, sự tổng hợp diệp lục và sự tổng hợp vitamin
Trang 31NGUYEN TO TRONG DAT SHCH : Sedu Chi Bie Nytn
Trong dat thiéu Mo dé làm cho cây phát triển kém, khả năng cố định đạm giảm, sự phát triển của cây bị đình trệ
Đất chứa nhiều Mo thì lại độc cho cây
«e€anxi (Ca) :
Trong đất hàm lượng Ca ngày càng giảm, làm cho đất ngày càng chua và mức độ bảo hoà bazơ của phức hệ hấp thu cũng bị giảm sút
Canxi là thức ăn chủ yếu của cây trồng, Ca giúp cây cứng cáp, phát triển mạnh, nó tác dụng đến năng suất của cây trồng # Đồng (Cu) : Trong đất đồng có từ | > 100 mg/kg dat Cây trồng rất cắn có đồng, đồng giúp cây phát triển tốt và cho năng suất cao eC Co):
Trong đất tÍ lệ Co vào khoang | — 15 mg/Ikg đất khô
Nếu trong đất chứa Co < 2 mg/lkg đất khô thì tỉ lệ Co trong cây thấp hơn bình thường nhiều và những động vật ăn các loại cây đó có thể bị bệnh do thiếu Co gây ra như : bệnh còi xương, thiếu máu, đi tả,
Coban có khả năng tăng cường lượng đạm do cây họ đậu hút, Co giúp tang phẩm chất cây và tăng sức khoẻ cho gia súc
« Kém (Zn):
Trong tất cả các loại đất đều có một lượng Zn rất đáng kể từ 25 -> 100 mg/tkg đất khô, trung bình là 50 mg, Zn tổn tại ở các dang sau : ZnS, ZnO,
ZnSiO,,
Kẽm giúp cây sinh trưởng tốt, tăng năng suất cây
® Thiếu Zn lá cây bị bạc màu, đầu lá bị trắng, lá phía dưới thuờng bị khô héo các đốt của thân ngắn đi, năng suất thấp
Trang 32NGUYEN TO TRONG DAT SUCH - 8xx Eặi Ñin Myén
e Mangan (Mn):
Hàm lượng Mn tổng số của đất biến động trong phạm ví giới hạn rất rong từ (I,| —> 350 mg/lkg đất, Mn có ở tẳng mặt nhiều hơn ở lớp đất dưới sâu
Mangan ngoài tác dụng làm thức ăn trực tiếp cho cây, còn có tác dụng tăng
cường quá trình nitrat hoá trong đất và ảnh hưởng đến sư tích lũy đạm nitrat của
đất,
@ Thiéu Mn thì lá cây vàng úa, nhất là ở đọt non Trong đất chứa nhiều Mn
cũng gây tác hại đối với lúa ; cây lúa bị chết hoặc bị bệnh khơ đầu lá
Ngồi các nguyên tố cơ bản cần thiết cho cây trồng nói trên, trong đất cắn
một số nguyên tổ khác nhưng dưới dạng vết, nên ta không quan tâm ở đây
Trang 34CHUAN BI MAU ,SIIEM : Cran Chi im yen CHUGNG IV CHUAN BI MAU Dựa vào vai trò của mẫu trong quá trình phân tích mà mẫu được phân thành loại : « Mẫu chuẩn:
Được lấy từ các vật liệu tự nhiên đặc trưng cho loại mẫu ta phân tích Sau đó, chúng được gởi đến phân tích ở nhiều nơi bằng nhiễu phương pháp rỗi dùng các phép tính thống kê để suy ra hàm lượng các nguyên tố có trong mẫu chuẩn
* Mẫu so sánh :
Được điều chế nhân tạo bằng cách pha chế đầy đủ các nguyên tố có
mặt trong mẫu phân tích với hàm lượng xác định, chính xác, và được dùng để
thay thế mẫu chuẩn trong trường hợp khó tạo hoặc việc tạo mẫu chuẩn quá tốn
kém,
* Mẫu phân tích :
Lấy từ vật liệu ta cẩn phân tích Tùy theo sự xuyên sâu của chùm tia
X mà ta chia mẫu ra làm 3 loại : + Mẫu mỏng :
Là mẫu có bể dày của lớp cẩn phân tích nhỏ đến mức có thể bỏ qua sự hấp thụ các bức xạ đặc trưng từ nguyên tố trong mẫu, bể dày cỡ tim
+ Mẫu dày vô hạn :
La mau có khả năng hấp thụ hoàn toàn tia X đặc trưng phát ra từ các nguyên tố Thông thường mẫu có cường độ tia X phát ra khoắng 90% thì được
xem là mẫu dày vô hạn
Trang 35CHUAN BI MAU SUCH - rin Ej Bien yen
+ Mẫu bình thường :
La mau có bể dày nằm giữa hai mẫu trên H.1 Chuẩn bị mẫu phân tích :
Lấy mẫu là khâu quan trọng đấu tiên của mỗi qui trình phân tích, là điều kiện cần thiết để có được kết quả phần tích chính xác
Để áp dụng cho việc phân tích các nguyên tố có trong đất nông nghiệp, chúng tôi tiến hành lấy mẫu ở Š xã của huyện Cầu Ngang : |) Xã Thuận Hoà 3)Xa Vinh Kim 3) Xa Lang Sưm 4) Xã Hiệp Hoà 3) Xã Nhị Trường lỊ.!.1 Cách lấy mẫu :
Trang 36CHUAN BI MAU SUEH - Erdu Chi i Noe n
Đàu đất sâu khoảng 15 —> 20 cm, lấy từ rẻ lúa trở xuống dưới Mỗi vị trí lấy khoảng 200g đất Sau đó trộn đều mẫu đất ở Š vị trí vừa lấy lại ta được một mẫu đất nặng khoảng Ikg
Cho mẫu vào bọc có ghi địa điểm lấy mẫu
IL ! 2 Cách làm mẫu :
Sau khi lấy mẫu xong, ta làm khô mẫu, nhật hết rễ cây rồi ghiển và rấy cin thân bằng rây kỉ thuật có kích thước 0.154 mm
Sau khi rây xong lấy trung bình mỗi mẫu 20 g theo qui tắc hình vuông cho
vào hộp có ghi tên mẫu cẩn thận và đầu được bọc kín bằng plastic mỏng để đảm
bảo sư ổn định của mẫu và tia X xuyên qua
Kết quả mỗi xã tạo 10 mẫu cho việc phân tích và ta thu được 50 mẫu phân tích của 5 xã thuộc huyện Cầu Ngang, Tỉnh Trà Vịnh
Có được mẫu phân tích, ta tiến hành phân tích định tính để tìm các nguyên tố có trong mẫu Sau khi tìm được các nguyên tố có trong mẫu và dự đoán hàm lượng của các nguyên tố cẩn phân tích trong mẫu nằm trong khoảng nào thì ta lựa chọn hợp chất hoá học chứa các nguyên tố cẩn phân tích có thành phần không đổi trong quá trình sử dụng Khối lượng của hợp chất được tính theo công thức : PS” = 100 4B (4.1) * Với : e P: 1a khối lượng hợp chất của nguyên tố được đưa vào mẫu so sánh
e« B: khối lượng của mẫu so sánh
e W (%) ; hàm lượng của nguyên tổ quan tâm
Trang 37CHUẤN BỊ MẪU - SE : Erểu đi #fir Bly£s eM : khối lượng phân tử của hợp chất
® A : khối lượng nguyên tử của nguyên tổ quan tâm
® [Ì : số nguyên tử của nguyên tố quan tâm trong một phân tử hợp chất
Qua kết quả phân tích định tính các nguyên tố có trong đất bằng cách dùng
nguồn kích HÌ-Zr đo trên hệ phân tích huỳnh quang tia X của Trường ĐH Khoa
học Tự nhiên với hệ CANBERRA, chúng tôi thấy rằng : tất cả các mẫu đất ở Huyền Cầu Ngang đều có các nguyễn tổ Fc, Ca Ti, K
Dựa vào khoảng hàm lượng dự kiến, ta pha 5 mẫu so sánh, mỗi mẫu có khối lượng là 20 g với 4 nguyên tố cần xác định là : K, Ca, Fe, Ti
Mẫu so sánh này được chuẩn bị dưới dạng hổn hợp của các chất tính khiết sau : Fe;0;, KCI, CaF, TiO, va S là chất nên,
Sau khi ước lượng và dựa vào công thức trên, ta tính được khối lượng của các hợp chất trong mẫu Ta có kết quả cho ở bảng sau : Bảng : Thành phần mẫu so sánh | Mẫu | Fe | Ca | K | Ti SỐ | mua | mựcy | car, | Phố, ` (%) | (%) | (%) | (%)] (%) | @mgy | ứmÐ | (mg) | (mg | 1.75 |0,05 | 0,08} 0,09] 98,03 | soo | 30 | 20 | 30 | 2.45 [0,08 | 0,11] 0,12] 97,25 | 700 | 40 | 30 | 40 3 | 3,50 |021 |0.26 |045 | 9558 | 1000 | 100 | s00 | 150 4 | 5/25 |0,26 | 1,83 |2,40 | 9026 | 1500 | 700 | 1000 | 800 5 |10.50 |3,08 |262 |4,50 | 7930 | 3000 | 1000 | 1200 | 1500 k2 —= | 16900 mẹ (mg) 19430 12180 | 17950 i 13300
Trang 38DOA KULYPHO ca SUH - Cchn Thi Ñia 3fy2x
CHƯƠNG V
ĐO PHỔ VÀ XỬ LÝ PHỔ
V.1 Hệ máy huỳnh quang tỉa X :
Ta tìm hiểu về hệ thống thiết bị dùng trong phân tích mẫu Hệ thống này
được gọi là hệ phổ kế huỳnh quang tia X Mẫu Nguồn kích Fe”” Tiền khuyếch dai Khuyếch đại —> MCA Cao thế Detector Máy vi tính
Bình Dewar chứa Nitơ lỏng
Hình 11 : So đồ khối hệ thống phân tích bằng huỳnh quang tia X # Nguyên tắc hoạt đông của hệ thống :
® Nguồn kích phát ra chùm tia kích thích đến đập vào mẫu, và xảy ra các quá trình tương tắc
® Tia X huỳnh quang phát ra từ mẫu sau khi qua màn lọc sẽ đi vào
detector
® Detector (với nguồn nuôi là Nitơ lỏng) sẽ ghi nhận bức xạ kết quả
Trang 39
là ở đầu ra của Detector sẽ thu được các tín hiệu dưới dang xung điện
® Các xung điện này thường có biên độ nhỏ nên được đưa vào bộ phận khuyếch đại để tăng biên độ xung sau đó đưa vào máy phân tích đa kênh (MCA)
® Các số liệu phân tích từ máy đa kênh sẽ được xử lý bằng máy vi tinh có phần mềm chuyên dụng Axil Sau khi xử lý thì thu được kết quả định tính và định lượng các nguyên tố quan tâm Công việc cuối cùng là dùng số liệu phân
tích được lập phương trình đường chuẩn và vẽ đồ thị Sau đây là một số nguồn kích dùng trong phân tích :
@ Nguồn kích thích :
Trong kỉ thuật huỳnh quang, vấn để ta cẩn quan tâm là xác suất phát huỳnh
quang của các nguyên tố phải đạt giá trị lớn nhất Do đó đòi hỏi nguồn kích phải thöa man hai điều kiên sau :
~ Năng lượng kích vừa lớn hơn năng lượng liên kết của các electron ở các tầng tương ứng
~ Nguồn kích là đơn năng Các dạng nguồn kích đơn năng :
Nguồn đồng vị : nguồn hoạt động theo qui luật phân rã hạt nhân phát ra các
bức xạ
Các loại bức xạ là :
+ Bức xạ tia œ : phóng ra từ các hạt nhân nặng, khả năng xuyên sâu kém
Do đó nguồn loại này ít hữu dụng, cho cường độ và hiệu suất thấp Tuy nhiên nguồn cho được dạng phổ không liên tục, tỷ số giữa đỉnh và phông cao
+ Bức xạ tia j : khả năng xuyên sâu khá hơn tia œ nhưng vẫn còn yếu Hơn
nữa, dạng phổ là liên tục chưa đảm bảo tính đơn năng của nguồn nên hiệu suất
Trang 40+ Bức xạ ta y : dạng phổ gián đoạn nên cho được chùm đơn sắc có cường
độ cao, Khả năng xuyên sâu rất lớn nên đạt hiệu suất kích cao % Các nguồn đồng vị bao gồm :
- Nguồn Fe”” : dùng cho việc kích các vạch K của các nguyên tố nhẹ từ Na dén Ti
- Nguồn Cd””: dùng cho việc kích các vạch K của các nguyên tố trung
bình từ Cr đến Nb Tia gamma 88,2 keV từ Cd”” kích thích tốt các vạch K của
nguyên tố nặng như Platium, vàng, thủy ngân và chì
- Nguồn Am””' : các vạch L của Np dùng cho việc kích thích các vạch K
của các nguyên tố trung bình và nặng
~ Nguồn Triúum (H) và Pm'!'
thích dãy rộng các nguyên tố được dùng như bức xạ hăm cho việc kích Trong các nguồn này thì ở Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố H6 Chi Minh đã có hệ thống phân tích huỳnh quang tia X hiện đại với nguồn đồng
vị kích thích mẫu phân tích là Fe
- Nguồn đồng vị HỶ-Zr tại bộ môn vật lý hạt nhân có dạng như một chiếc
định hình trụ cao 5 mm tiết diện 5 mm” được gắn trên một đế bằng nhôm và được dùng cho phân tích huỳnh quang tia X
Dạng hình học của nguồn như hình :
Nguồn
Đế nguồn bằng nhôm
Hình 12 : Dạng hình học của nguồn kích HỶ-Zr