báo cáo hiệu chỉnh hiệu ứng matrix trong phép phân tích huỳnh quang tia x đối với mẫu hai thành phần fe cr

LOGO ĐẠI HỌC QUỐC GIA – THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HIỆU CHỈNH HIỆU ỨNG MATRIX TRONG PHÉP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X ĐỐI VỚI MẪU HAI THÀNH PHẦN Fe – Cr Đề tài: SVTH: HUỲNH THỊ THU HƯƠNG CBHD: TS. HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB: ThS. NGUYỄN HOÀNG ANH TP. HỒ CHÍ MINH - 7/2014 1 NỘI DUNG TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 1 THỰC NGHIỆM 2 SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4 2 1. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 1.1. Tương tác của tia X với vật chất   t -μ E .x 0 I(E) = I (E).e Hình 1.1. Sự tương tác của tia X với vật chất (1.1) 3 1.1.1. Tán xạ Hình 1.2. Quá trình tán xạ Compton Hình 1.3. Quá trình tán xạ Rayleigh 1.1.2. Hiệu ứng quang điện Hình 1.4. Quá trình hiệu ứng quang điện Hình 1.5. Quá trình hiệu ứng Auger 4 1.2. Nguồn phát tia X Nguồn phát tia X thông thường Nguồn đồng vị Máy phát tia X 5 Hình 1.6. Phổ nguồn Fe 55 được ghi nhận với detector XR – 100SDD Hình 1.7. Phổ nguồn ống phát tia X bia Ag 1.3. Các phương pháp phân tích XRF thông thường - Phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính - Phương pháp phân tích với mẫu mỏng - Phương pháp chuẩn nội - Phương pháp chuẩn độ nhạy - Phương pháp hàm kích thích - Phương pháp dùng tỉ số cường độ đỉnh 1.4.2. Các mô hình hiệu chỉnh hiệu ứng matrix Các mô hình hiệu chỉnh hiệu ứng matrix Thuật toán hệ số ảnh hưởng Hệ số không đổi Thuật toán Lachance - Traill Thuật toán de Jongh Hệ số thay đổi Thuật toán Claisse - Quintin Thuật toán COLA Thuật toán tham số cơ bản 6 1.4. Hiệu ứng matrix và các mô hình hiệu chỉnh 1.4.1. Hiệu ứng matrix Hiệu ứng matrix Hiệu ứng hấp thụ Hiệu ứng hấp thụ sơ cấp Hiệu ứng hấp thụ thứ cấp Hiệu ứng tăng cường 1.4.3. Mô hình hiệu chỉnh hiệu ứng matrix được đề nghị trong khóa luận i i lin,ij j ijk j k j i j i k>j,k i w = R .(1 + α .w + α .w .w )       lin,ij ij ijj j α = α + α .w lin,ij ij ijj m α = α + α .w mi w = 1 - w 2 i i ij j ijj j ijj n j w = R .(1 + α .w + α .w + α .w .w ) i i ij ijj m j w - 1 R = α + α .w w (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) (1.6) (1.7) 7 Năm 1967, Claisse – Quintin đã đưa ra phương trình thuật toán hiệu chỉnh matrix có dạng: Năm 1976, Tertian đã sửa đổi phương trình (1.3) thành: Giả sử trong mẫu chỉ có hai nguyên tố i, j và chất nền, ta có: Để xác định các hệ số và ta lập đồ thị theo phương trình: α ij α ijj * i i i w = w + Δw 2 * * * * i i ij j ijj j ijj n j w = R .(1 + α .w + α .w + α .w .w ) (bk) i i j j w = w .(1 + δ .Δw ) (bk) * i ii * i I w = w . I 2 ** ij ijj j ijj n i * * * * ij j ijj j ijj n j α + 2α .w + α .w δ = 1 + α .w + α .w + α .w .w (n+1) (bk) (n) * i i j j j w = w .[1 + δ .(w - w )] (0) (bk) jj w = w (1.8) (1.9) (1.10) (1.11) (1.12) (1.13) (1.14) 8 Dùng một mẫu so sánh có hàm lượng các nguyên tố i, j rất gần với mẫu phân tích. Hàm lượng thành phần của mẫu phân tích được tính từ mẫu so sánh như sau: Áp dụng phương trình thuật toán Claisse – Quintin đối với mẫu so sánh: Lập tỉ số , ta được: w i w i ∗ Dùng w i (bk) và δ i đã tính được áp dụng cho phương trình lặp: 2. THỰC NGHIỆM Phương pháp hiệu chỉnh matrix Phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính Khảo sát mẫu hai thành phần Fe - Cr So sánh và đánh giá kết quả 2.1. Mục đích Phân tích hàm lượng của Fe, Cr trong các mẫu phân tích pha chế So sánh đánh giá kết quả phân tích hàm lượng Fe, Cr của 2 phương pháp với kêt quả hàm lượng pha chế 9 2.2. Hệ phân tích XRF tại Bộ môn VLHN Hình 2.1. Sơ đồ bố trí hệ đo 10 [...]... hệ số α FeCr và α FeCrCr Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn các hệ số α CrFe và α CrFeFe 18 Bảng 2.7 Kết quả các hệ số hiệu chỉnh dùng trong mô hình hiệu chỉnh matrix Hệ số hiệu chỉnh α FeCr α FeCrCr α CrFe α CrFeFe Giá trị hệ số hiệu chỉnh 3,30 ± 0,09 -3,7 ± 0,2 0,4 ± 0,1 -1,2 ± 0,2 19 2.6.2 X c định hàm lượng của Fe và Cr trong mẫu phân tích Bảng 2.8 Cường độ tia X đặc trưng của các mẫu phân tích, mẫu C1,... nhiệt độ của hệ đo, sai số trong quá trình thực nghiệm và làm mẫu ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm  Có thể phát triển khảo sát hiệu chỉnh hiệu ứng matrix trên mẫu nhiều hơn hai thành phần để kiểm chứng sự hiệu quả của thuật toán đã đề nghị 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Trần Phong Dũng (1996), Hiệu chỉnh ảnh hưởng hiệu ứng matrix trong phương pháp phân tích huỳnh quang tia X, Luận văn Thạc sĩ, Đại... 3,43% 3076 3,39% C3 5219 3,89% 3159 3,53% D1 3,82% 16724 Mẫu tinh khiết D2 7924 3,33% 16 2.6 Áp dụng mô hình hiệu chỉnh matrix cho mẫu hai thành phần Fe- Cr 2.6.1 X c định các hệ số α ij và α ijj Bảng 2.6 Cường độ tia X đặc trưng của mẫu B1, B2 và B3 sau khi tách phổ bằng phần mềm Colegram và hiệu chỉnh thời gian chết Nguyên tố quan tâm Cr Fe Tên mẫu Cường độ IKα Sai số Cường độ IKα Sai số B1 3628 3,60%... 0,01 ( g /g ) 22 2.7 Áp dụng phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính cho mẫu hai thành phần Fe- Cr 2.7.1 X c định đường chuẩn hàm lượng Bảng 2.11 Khối lượng pha chế và cường độ vạch tia X đặc trưng sau khi x lí phổ bằng phần mềm Colegram và hiệu chỉnh thời gian chết của các mẫu so sánh B1, B2 và B3 (khối lượng mỗi mẫu là 3g) Mẫu so sánh Fe Cr Khối lượng (g) Cường độ IKα Khối lượng (g) Cường độ IKα B1 0,90... KẾT QUẢ Δ= a -X X 100% (3.1) Bảng 3.1 Kết quả hàm lượng Fe (g/g) của phương pháp hiệu chỉnh matrix, phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính và kết quả hàm lượng Fe (g/g) pha chế Phương pháp Kết quả phương pháp Hiệu chỉnh matrix 0,39 ± 0,01 Chuẩn ngoại tuyến tính 0,44 ± 0,02 Kết quả pha chế 0,40 ± 0,01 Độ sai biệt (%) 1,96 9,22 Bảng 3.2 Kết quả hàm lượng Cr (g/g) của phương pháp hiệu chỉnh matrix, phương pháp... 3,43% 3076 3,39% Mẫu so sánh 5007 C3 3,89% 3159 3,53% 5219 D1 16724 3,82% Mẫu tinh khiết D2 7924 3,33% w i (bk) ,δi w i(n+1) = w i(bk) [1 + δ j×(w (n) - w * )] j j (2.2) 20 Bảng 2.9 Kết quả tính toán hàm lượng của các mẫu phân tích tương ứng với từng mẫu so sánh bằng phương pháp hiệu chỉnh matrix w(g/g) Mẫu phân tích Mẫu so sánh Fe Cr C1 0,43 ± 0,02 0,36 ± 0,02 A1 C2 0,45 ± 0,03 0,35 ± 0,02 C3 0,43 ± 0,03... của các mẫu so sánh Khối lượng (g) Tên mẫu Fe Cr B1 0,90 1,80 B2 1,20 1,50 B3 1,80 0,90 C1 1,17 1,23 C2 1,23 1,17 C3 1,26 1,14 Chất nền 0,30 0,30 0,30 0,60 0,60 0,60 2.3.2 Chuẩn bị mẫu tinh khiết Bảng 2.2 Khối lượng pha chế của các mẫu tinh khiết Tên mẫu D1 D2 Khối lượng (g) Fe 3,00 0 Cr 0 3,00 Chất nền 0 0 13 2.3.3 Chuẩn bị mẫu phân tích Bảng 2.3 Khối lượng pha chế của các mẫu phân tích Tên mẫu A1... chấp nhận được  Có sự sai biệt khá cao giữa kết quả phân tích bằng phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính và giá trị hàm lượng pha chế của thành phần mẫu  Phương pháp hiệu chỉnh matrix đã đề nghị cho kết quả chính x c hơn hẳn phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính thông thường 4.2 Kiến nghị  Có thể áp dụng thuật toán hiệu chỉnh khác hiệu chỉnh cho cả hiệu ứng hấp thụ lẫn tăng cường như thuật toán de Jongh... 0,000180 ± 0,000008 -0,05 ± 0,02 -0,27 ± 0,03 2.7.2 X c định hàm lượng của Fe và Cr trong mẫu phân tích Bảng 2.13 Khối lượng pha chế và cường độ vạch tia X đặc trưng sau khi x lí phổ bằng phần mềm Colegram và hiệu chỉnh thời gian chết của các mẫu phân tích (khối lượng mỗi mẫu là 3g) Mẫu phân tích Fe Cr Khối lượng (g) Cường độ IKα Khối lượng (g) Cường độ IKα A1 1,20 4392 ± 3,74% 1,20 3377 ± 3,96% A2...2.3 Chuẩn bị mẫu - Bột Fe có độ tinh khiết 98% Bột Cr có độ tinh khiết 99% Chất nền NaHCO3 có độ tinh khiết 100% Hình 2.2 Bột Cr tinh khiết và bột Fe tinh khiết Để mẫu khô ở nhiệt độ phòng Ray mẫu Sấy mẫu Đóng gói mẫu Trộn mẫu Cân mẫu Hình 2.3 Sơ đồ quy trình chuẩn bị mẫu 11 Hình 2.4 Ray kích cỡ 0,25 µm, đèn hồng ngoại và cân điện tử Hình 2.5 Mẫu sau khi được đóng gói 12 2.3.1 Chuẩn bị mẫu so sánh Bảng . bản 6 1.4. Hiệu ứng matrix và các mô hình hiệu chỉnh 1.4.1. Hiệu ứng matrix Hiệu ứng matrix Hiệu ứng hấp thụ Hiệu ứng hấp thụ sơ cấp Hiệu ứng hấp thụ thứ cấp Hiệu ứng tăng cường 1.4.3. Mô hình hiệu chỉnh. 0,1 -1,2 ± 0,2 FeCrCr α CrFe α CrFeFe α FeCr α 19 2.6.2. X c định hàm lượng của Fe và Cr trong mẫu phân tích Bảng 2.8. Cường độ tia X đặc trưng của các mẫu phân tích, mẫu C1, C2, C3 và mẫu tinh khiết. biểu diễn các hệ số và FeCr α FeCrCr α CrFe α CrFeFe α 18 Bảng 2.7. Kết quả các hệ số hiệu chỉnh dùng trong mô hình hiệu chỉnh matrix Hệ số hiệu chỉnh Giá trị hệ số hiệu chỉnh 3,30 ± 0,09 -3,7