Sử dụng phương pháp huỳnh quang tia X trong xác định hàm lượng các nguyên tố

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 X (XRF - X-Ray Fluorescence), phương pháp kích hoạt nơtron,… Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X với cấu hình chuẩn gồm detector bán dẫn, nguồn kích thích máy phát tia X hoặc nguồn đồng vị phóng xạ và hệ thống đặt mẫu được sử dụng để phân tích định lượng nhiều nguyên tố (Z = 9 đến Z = 92). Năm 1966, detector tia X bán dẫn đầu tiên ra đời đánh dấu sự phát triển phổ kế tia X huỳnh quang. Sau đó sự phát triển của ngành điện tử hạt nhân, đặc biệt là sự chế tạo và sự hoàn thiện các loại detector bán dẫn 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.

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X .3 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp huỳnh quang tia X 1.2 Lý thuyết phát xạ huỳnh quang tia X 1.2.1 Định nghĩa tia huỳnh quang 1.2.2 Hiệu ứng matrix 1.3 Tương tác tia X với vật chất 1.3.1 Hệ số suy giảm 1.3.2 Quá trình tán xạ 1.3.3 Quá trình hấp thụ 10 1.4 Cường độ huỳnh quang thứ cấp 11 1.5 Các phương pháp phân tích định lượng [2] 14 1.5.1 Phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính 14 1.5.2 Phương pháp chuẩn nội 18 1.5.3 Phương pháp hàm kích thích 19 1.6 Nguồn kích thích tia X 20 1.6.1 Ống phát tia X 20 1.6.2 Nguồn đồng vị phóng xạ 21 1.7 Kết luận chương 22 Chương 23 2.1 Hệ phân tích huỳnh quang tia X Bộ mơn Vật lí Hạt nhân .23 2.1.1 Nguồn tia X 23 2.1.2 Hệ đo XRF 23 2.2 Xử lý mẫu 24 2.3 Chuẩn bị mẫu chiếu mẫu 27 ii 2.3.1 Khảo sát xi măng 27 2.3.1.1 Chuẩn bị mẫu cho phương pháp chuẩn ngoại 28 2.3.1.2 Chuẩn bị mẫu cho phương pháp chuẩn nội .31 2.3.1.3 Chiếu đo mẫu 34 2.3.2 Khảo sát gạch men 35 2.3.2.1 Chuẩn bị mẫu cho phương pháp chuẩn nội .35 2.3.2.2 Chuẩn bị mẫu cho phương pháp hàm kích thích .39 2.3.2.3 Chiếu đo mẫu 41 2.4 Kết luận chương 42 Chương 43 3.1 Kết phân tích hàm lượng Ca 43 3.1.1 Phương pháp chuẩn ngoại 43 3.1.1.1 Kết thực nghiệm loại mẫu 43 3.1.1.2 Kết phân tích 44 3.1.2 Phương pháp chuẩn nội 47 3.1.2.1 Kết thực nghiệm loại mẫu 47 3.1.2.2 Kết phân tích 48 3.2 Kết phân tích hàm lượng Fe 53 3.2.1 Phương pháp chuẩn nội 53 3.2.1.1 Kết thực nghiệm loại mẫu 53 3.2.1.2 Kết phân tích 54 3.2.2 Phương pháp hàm kích thích 59 3.2.2.1 Kết thực nghiệm loại mẫu 59 3.2.2.2 Kết phân tích 60 3.3 So sánh đánh giá kết 64 3.4 Kết luận chương 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 75 MỞ ĐẦU Trong thực tế có nhiều phương pháp phân tích vi lượng nguyên tố hợp chất ví dụ phương pháp hóa học, phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF - X-Ray Fluorescence), phương pháp kích hoạt nơtron,… Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X với cấu hình chuẩn gồm detector bán dẫn, nguồn kích thích máy phát tia X nguồn đồng vị phóng xạ hệ thống đặt mẫu sử dụng để phân tích định lượng nhiều nguyên tố (Z = đến Z = 92) Năm 1966, detector tia X bán dẫn đời đánh dấu phát triển phổ kế tia X huỳnh quang Sau phát triển ngành điện tử hạt nhân, đặc biệt chế tạo hoàn thiện loại detector bán dẫn Ge, Si cho phép xây dựng phổ kế có hiệu suất ghi cao, tốc độ phân tích nhanh thuận tiện nhiều yêu cầu sử dụng, nên phương pháp phân tích huỳnh quang tia X có vai trò ngày quan trọng phân tích nguyên tố Đến tính ưu việt phương pháp phân tích huỳnh quang tia X khẳng định ưu điểm bật sau: khơng phá mẫu, phân tích nhanh với độ xác cao, phân tích lúc nhiều nguyên tố giới hạn phát -6 định lượng đạt đến ppm (10 g/g), sai số phân tích nhỏ đối tượng phân tích đa dạng Do ưu điểm nói trên, năm gần phương pháp phân tích huỳnh quang tia X có phạm vi ứng dụng ngày rộng rãi giới nói chung nước ta nói riêng Trên giới phương pháp phân tích huỳnh quang tia X cơng cụ phân tích có hiệu lĩnh vực: khảo cổ, nông nghiệp, y học, địa chất, mơi trường, dầu khí Ở nước ta ứng dụng chủ yếu trong số lĩnh vực như: kim hồn để định tuổi kim loại q, khai thác chế biến khoáng sản, Trong phương pháp phân tích huỳnh quang tia X, để đạt độ nhạy suất phân giải cao, người ta quan tâm nhiều đến việc cải tiến kỹ thuật phân tích Và từ đầu năm 2013, Bộ mơn Vật lí Hạt nhân, Khoa Vật lí - Vật lí Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh trang bị hệ phổ kế phân tích huỳnh quang tia X với detector SDD (Silicon Drift Detector), việc nghiên cứu triển khai cho hệ có ý nghĩa thực tiễn Từ ý nghĩa thực tiễn trên, chọn đề tài "Xác định hàm lượng nguyên tố số mẫu xi măng gạch men phương pháp huỳnh " quang tia X Luận văn trình bày ba chương: + Chương 1: Tổng quan lý thuyết phương pháp phân tích huỳnh quang tia X + Chương 2: Chuẩn bị mẫu thiết bị + Chương 3: Kết thực nghiệm Kết luận kiến nghị Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp huỳnh quang tia X Với ưu điểm bật phân tích nhanh đồng thời nhiều ngun tố, khơng phá hủy mẫu mẫu nhiều trạng thái khác thể rắn, lỏng, khí Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (XRF) sử dụng rộng rãi giới nước ta để phân tích định tính định lượng nguyên tố Cho đến nay, nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF giới [14], [15], [17], [18], [19], [21], [22], [23], [24] nước [1], [4], [5], [6] thực  Một số cơng trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF công bố tạp chí quốc tế: Sebahattin Nas, Husnu Y.Gokalp Yusuf Sahin [22] ứng dụng phương pháp XRF để phân tích hàm lượng nguyên tố K Ca loại trà Trong cơng trình này, tác giả tiến hành thực nghiệm với phương pháp phân tích định lượng phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính, sử dụng nguồn đồng vị 55 Fe có hoạt độ 2,04.10 Bq để kích mẫu phân tích, detector Ge (Li) làm lạnh nitơ lỏng có độ phân giải lượng 190 eV đỉnh 5,9 keV Fe, thời gian đo 1500 giây, phổ đo ghi nhận xử lý máy phân tích đa kênh MCA ND-66B Kết thực nghiệm thu được so sánh với kết Gillies Birkbeck thực trước cho thấy có chênh lệch không đáng kể Zs Sándor, S Tolgyesi, I Gresits, M Káplán-Juhász [24] nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF khảo cổ Trong cơng trình này, tác giả phân tích định tính nguyên tố Ag, Cu, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Hg, Pd, Zr, Mo, Rh, Ru phân tích định lượng hai nguyên tố Ag Cu mẫu tiền đồng cổ Hungary đúc năm cuối kỷ 15 Ngồi ra, tác giả đưa phương pháp phân tích định lượng mẫu hợp kim hai thành phần có dạng hình học (bề mặt, hình dạng) khác với kết tính tốn đáng tin cậy Để tiến hành thực nghiệm, tác giả dùng nguồn đồng vị 125 I có hoạt độ 3.10 Bq để kích mẫu phân tích, detector bán dẫn Si(Li) có độ phân giải lượng 175 eV đỉnh 5,9 keV Fe A I Drobyshev, S M Glebova V A Tikhonov [14] ứng dụng phương pháp XRF dựa thuật toán tham số để phân tích nhanh hàm lượng nguyên tố lưu huỳnh (S) nguyên tố khác V, Ni, P, Ca, Cl, Pb dầu thô sản phẩm chế biến từ dầu thô Hệ XRF sử dụng cơng trình gồm ống phát tia X cơng suất 50 W với anode rhodium (Rh), ba loại bia thứ cấp làm palladium (Pd), molybdenum (Mo) Chromium (Cr), detector Si (Li) Kết phân tích thu được so sánh với kết từ phương pháp hóa học cho thấy có phù hợp với E Almedia cộng [17] dùng phương pháp XRF để phân tích hàm lượng nguyên tố Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As Pb chất thải hóa học dạng lỏng Trong cơng trình này, tác giả sử dụng ống phát tia X để kích mẫu phân tích với anode molybdenum (Mo) bia thứ cấp zirconium (Zr), detector bán dẫn Si (Li), dùng phần mềm AXIL để xử lý phổ, thời gian đo 300 giây Kết thu phù hợp với kết nghiên cứu trước  Một số cơng trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF nước: Lê Quang Huy cộng [6] thuộc Viện Khoa học Vật liệu nghiên cứu chế tạo thành cơng hệ XRF có nguồn kích thích mẫu ống phát tia X, đồng thời dùng để phân tích định lượng số loại mẫu tóc, gốm sứ, đồng tiền cổ Hệ XRF dùng nguồn phát thứ cấp để kích thích mẫu ống phát tia X model XTF5011A (sản phẩm hãng Oxford Instruments) có cơng suất cực đại 50 W, detector Si (Li) có độ phân giải lượng 180 eV đỉnh 5,9 keV Fe Hệ máy sử dụng để phân tích định lượng thành phần nguyên tố số nguyên tố kim loại có mẫu sinh học (tóc), khảo cổ (gốm, sứ, đồng tiền cổ), môi trường (nước thải công nghiệp) số vật liệu từ, siêu dẫn, polyme dẫn điện đạt số kết có ý nghĩa Thái Khắc Định [4] sử dụng phương pháp XRF để phân tích phân bố nguyên tố đất theo độ sâu Hệ phân tích XRF sử dụng cơng trình XRF Spectro Xepos Trung tâm Phân tích Thí nghiệm thuộc Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Sau tiến hành thực nghiệm, tác giả xác định hàm lượng 49 nguyên tố mẫu đất gồm: Na, Mg, Al, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Hf, Ta, W, Hg, Tl, Pb, Bi, Th, U Dỗn Đình Hùng Nguyễn Trung Minh [5] dùng phương pháp XRF để phân tích hàm lượng thành phần Al Fe mẫu thải quặng bauxit Bảo Lộc Trong đó, mẫu phân tích máy Brucker S4 Viện Địa chất, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Các kết phân tích XRF thu dùng để khảo sát nguyên liệu ban đầu trước tiến hành chế tạo hạt vật liệu BVNQ Trần Thị Ngọc Diệp cộng [1] dùng phương pháp XRF để xác định đồng thời hàm lượng Zr Hf zirconi kim loại Trong cơng trình này, tác giả dùng hệ XRF gồm ống phát tia X để kích mẫu có anode Mo, detector Si (Li) Model SL 30165 có độ phân giải lượng 165 eV đỉnh 5,9 keV Fe, máy phân tích biên độ đa kênh Canbera Multiport Multichannal Analyzer, phần mềm ghi phổ GENIE 2000 phần mềm xử lý phổ AXIL Kết phân tích thu phù hợp với kết phân tích phương pháp ICP-MS chuẩn độ 1.2 Lý thuyết phát xạ huỳnh quang tia X Trong phổ huỳnh quang tia X, lượng tia X đặc trưng xác định có mặt nguyên tố có mẫu hay gọi phép phân tích định tính, cường độ tia X đặc trưng cho phép ta xác định hàm lượng nguyên tố mẫu hay gọi phép phân tích định lượng Tia X đặc trưng phát trình hấp thụ quang điện thường gồm ba loại tia đặc trưng: * Tia huỳnh quang sơ cấp * Tia huỳnh quang thứ cấp * Tia huỳnh quang tam cấp 1.2.1 Định nghĩa tia huỳnh quang Tia huỳnh quang sơ cấp sinh hiệu ứng kích thích trực tiếp chùm xạ ban đầu vào nguyên tố quan tâm Để phát tia huỳnh quang sơ cấp lượng chùm xạ ban đầu phải lớn lượng cạnh hấp thụ nguyên tố quan tâm Trong lượng cạnh hấp thụ lượng tới hạn để hiệu ứng quang điện xảy lượng đủ để đánh bật electron khỏi quỹ đạo Tia huỳnh quang sơ cấp đóng góp q trình nghiên cứu phổ huỳnh quang tia X Tia huỳnh quang thứ cấp sinh tia huỳnh quang sơ cấp trực tiếp kích thích hiệu ứng huỳnh quang thứ cấp cao nguyên tố phát tia thứ cấp có bậc số nguyên tử Z nhỏ hai lần nguyên tố phát tia sơ cấp Tương tự tia huỳnh quang tam cấp sinh tia huỳnh quang thứ cấp kích thích, thường tia huỳnh -8 quang tam cấp có cường độ nhỏ xấp xỉ 10 hay 10 -10 [12] Ví dụ: Hợp kim gồm Cr, Fe, Ni kích thích nguồn 109 Cd phát loại tia huỳnh quang sau [2]: Nguồn kích thích Cd Loại tia huỳnh quang Tia sơ cấp Ni Tia sơ cấp Ni, Fe,Cr Tia thứ cấp Fe, Cr Tia thứ cấp Fe Tia tam cấp Cr 109 1.2.2 Hiệu ứng matrix Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X thích hợp cho việc phân tích loại mẫu mẫu hợp kim, khoáng, quặng, vật liệu nhiều thành phần Vì phân tích nguyên tố chứa mẫu, ta phải quan tâm đến hiệu ứng xuất có mặt nguyên tố thành phần Các hiệu ứng dẫn đến hấp thụ hay tăng cường xạ đặc trưng nguyên tố phân tích, làm ảnh hưởng đến độ xác phương pháp phân tích huỳnh quang tia X Ta gọi hiệu ứng hiệu ứng matrix nguyên tố thành phần mẫu tham gia vào hiệu ứng matrix nguyên tố matrix Có ba loại hiệu ứng matrix [12]: * Hiệu ứng hấp thụ * Hiệu ứng tăng cường * Hiệu ứng nguyên tố thứ ba a) Hiệu ứng hấp thụ Hiệu ứng hấp thụ hấp thụ xạ huỳnh quang nguyên tố quan tâm nguyên tố nặng mẫu * Hiệu ứng hấp thụ sơ cấp Khi chiếu chùm xạ sơ cấp vào mẫu, khơng ngun tố phân tích hấp thụ chùm xạ mà nguyên tố matrix hấp thụ Tùy theo lượng cạnh hấp thụ nguyên tố mà hiệu suất kích thích xạ sơ cấp nguyên tố khác Vì vậy, hiệu suất kích thích xạ sơ cấp không phụ thuộc vào lượng cạnh hấp thụ ngun tố phân tích mà phụ thuộc vào lượng cạnh hấp thụ nguyên tố matrix Hiệu ứng gọi hiệu ứng hấp thụ sơ cấp Nếu lượng xạ sơ cấp lớn nhiều so với lượng cạnh hấp thụ ngun tố hiệu suất kích thích không đáng kể * Hiệu ứng hấp thụ thứ cấp Chùm tia X đặc trưng phát từ nguyên tố phân tích có lượng lớn lượng cạnh hấp thụ nguyên tố matrix Nguyên tố matrix hấp thụ phần chùm tia X đặc trưng, làm cho cường độ chùm tia X đặc trưng phát từ mẫu phân tích giảm khỏi mẫu Hiệu ứng gọi hiệu ứng hấp thụ thứ cấp b) Hiệu ứng tăng cường: Hiệu ứng tăng cường gia tăng cường độ xạ huỳnh quang nguyên tố xạ huỳnh quang có lượng cao từ nguyên tố khác chứa mẫu kích thích Hiệu ứng tăng cường xảy xạ tới kích thích nguyên tố matrix phát quang, tia X đặc trưng phát từ nguyên tố matrix j có lượng lớn lượng cạnh hấp thụ ngun tố phân tích i Khi đó, góp phần kích thích ngun tố i phát quang Ta nói nguyên tố j tăng cường nguyên tố i Cường độ tia X đặc trưng phát từ nguyên tố i tăng theo hàm lượng nguyên tố j c) Hiệu ứng nguyên tố thứ ba Hiệu ứng nguyên tố thứ ba xảy nguyên tố thứ ba k vừa kích thích nguyên tố j phát huỳnh quang thứ cấp vừa kích thích nguyên tố phân tích i phát quang 1.3 Tương tác tia X với vật chất Khi tia X tương tác với vật chất bị hấp thụ tán xạ Sự hấp thụ xảy tương tác riêng nhiều tương tác Các tương tác riêng có vai trò quan trọng q trình kích thích mẫu Tán xạ tia X dẫn đến phông phổ quan sát 1.3.1 Hệ số suy giảm Xét chùm tia X đơn sắc, chuẩn trực có cường độ I ( E) qua lớp vật chất có bề dày T(cm) có mật độ khối lượng ρ (g/cm ) Một vài photon bị hấp thụ tương tác hiệu ứng quang điện, tán xạ nhiễu xạ Chùm tia X truyền qua vật chất mà khơng tương tác với vật chất có cường độ I (E) mô tả sau [11]: (1.1) I ( E ) = I ( E ) exp[ −µt ( E )T ] -1 µt (E) gọi hệ số suy giảm tuyến tính (cm ) ρ (cm /g) để Người ta thường sử dụng hệ số suy giảm khối µ(E) = µt (E) suy giảm cường độ đơn vị khối lượng đơn vị diện tích Khi phương trình trở thành: I ( E ) = I ( E ) exp[ −µ ( E ) ρT ] (1.2) Khi xét cho hợp chất hệ số suy giảm khối tổng hệ số suy giảm khối thành phần: µ = ∑wi µi với wi(%) hàm lượng nguyên tố thứ i i ∑ w i = i 65 Bảng 3.33 Kết hàm lượng Ca (%) mẫu xi măng Tên mẫu Hàm lượng Ca (%) Chuẩn ngoại Chuẩn nội Tham khảo A 45,98 50,64 46,30 B 38,59 37,71 38,60 C 40,55 43,98 40,40 D 36,90 37,01 37,10 E 42,61 42,17 42,00 F 39,63 40,06 38,90 Bảng 3.34 trình bày độ sai biệt giá trị hàm lượng Ca thu từ phương pháp chuẩn ngoại chuẩn nội Bảng 3.34 Độ sai biệt phương pháp chuẩn ngoại chuẩn nội Tên mẫu Hàm lượng Ca (%) Độ sai biệt Chuẩn ngoại Chuẩn nội A 45,98 50,64 9,20% B 38,59 37,71 2,33% C 40,55 43,98 7,80% D 36,90 37,01 0,30% E 42,61 42,17 1,04% F 39,63 40,06 1,07% Nhận xét: Kết từ bảng 3.34 cho thấy hàm lượng nguyên tố Ca đo từ hai phương pháp chuẩn ngoại chuẩn nội có sai lệch khơng q lớn, 10% Bảng 3.35 trình bày độ sai biệt giá trị hàm lượng Ca thu từ phương pháp chuẩn ngoại chuẩn nội so với kết phân tích Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm Tp Hồ Chí Minh 66 Bảng 3.35 Độ sai biệt phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo Tên mẫu Chuẩn ngoại Chuẩn nội A 0,69% 9,37% B 0,03% 2,31% C 0,37% 8,86% D 0,54% 0,24% E 1,45% 0,40% F 1,88% 2,98% Nhận xét: Kết từ bảng 3.35 cho thấy giá trị hàm lượng Ca xác định phương pháp chuẩn ngoại có chênh lệch khơng đáng kể so với phương pháp tham khảo (từ 0,69% đến 1,88%), giá trị hàm lượng Ca xác định phương pháp chuẩn nội có sai lệch lớn (từ 0,24% đến 9,37%) Bảng 3.36 trình bày kết giá trị hàm lượng Fe thu từ phương pháp chuẩn nội, phương pháp hàm kích thích phương pháp tham khảo Bảng 3.36 Kết hàm lượng Fe (%) mẫu gạch men Tên mẫu Hàm lượng Fe (%) Chuẩn nội Hàm kích thích Tham khảo A 1,01 0,83 0,69 B 2,77 2,50 2,35 C 3,60 3,37 3,27 D 3,88 3,70 3,54 E 2,63 2,49 2,34 F 2,67 2,61 2,45 Bảng 3.37 trình bày độ sai biệt giá trị hàm lượng Fe thu từ phương pháp chuẩn nội phương pháp hàm kích thích so với kết phân tích Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm Tp Hồ Chí Minh 67 Bảng 3.37 Độ sai biệt phương pháp chuẩn nội so với phương pháp hàm kích thích Tên mẫu Hàm lượng Fe(%) Độ sai biệt Chuẩn nội Hàm kích thích A 1,01 0,83 22,89% B 2,77 2,50 10,80% C 3,60 3,37 2,37% D 3,88 3,70 0,54% E 2,63 2,49 0,80% F 2,67 2,61 2,30% Nhận xét: Kết Bảng 3.37 cho thấy giá trị hàm lượng Fe xác định từ phương pháp chuẩn nội hàm kích thích có sai biệt lớn, cụ thể: 22,89% mẫu A, 10,80% mẫu B, mẫu lại có sai lệch 3% Bảng 3.38 Độ sai biệt phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo Tên mẫu Chuẩn nội Hàm kích thích A 47,83% 20,29% B 17,87% 6,38% C 10,09% 3,06% D 9,60% 4,52% E 12,39% 6,41% F 8,98% 6,53% Nhận xét: Kết từ bảng 3.38 cho thấy giá trị đo từ phương pháp chuẩn nội phương pháp tham khảo có chênh lệch lớn, lên đến 47,83% mẫu A, 17,87% mẫu B, mẫu lại có độ sai lệch nhỏ 13% Đối với phương pháp hàm kích thích có sai lệch nhỏ hơn, cao 20,29% mẫu A, mẫu lại có sai lệch 7% 68 3.4 Kết luận chương Trong chương 3, luận văn trình bày kết thực nghiệm từ mẫu sau chiếu, từ số liệu thực nghiệm thu luận văn xác định hàm lượng nguyên tố Ca mẫu xi măng hàm lượng nguyên tố Fe mẫu gạch men Ngoài ra, luận văn tính tốn độ sai biệt kết phương XRF phương pháp XRF so với phương pháp tham khảo 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Sau thời gian thực đề tài Bộ mơn Vật lí Hạt nhân - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, luận văn đạt số kết sau:  Xác định hàm lượng nguyên tố Ca số mẫu xi măng phương pháp chuẩn ngoại chuẩn nội sử dụng nguồn kích 55 Fe với sai số tương đối nhỏ (dưới 4%), hàm lượng trung bình Ca tổng kết bảng 3.4 bảng 3.13  Xác định hàm lượng nguyên tố Fe số mẫu gạch men phương pháp chuẩn nội phương pháp hàm kích thích sử dụng nguồn kích H/Zr với sai số tương đối nhỏ (dưới 1%), hàm lượng trung bình Fe tổng kết bảng 3.24 bảng 3.32  Đối với gạch men có sai biệt cao kết phân tích từ phương pháp chuẩn nội phương pháp hàm kích thích so với giá trị tham khảo, nguyên nhân hiệu ứng matrix nguyên tố mẫu chưa hiệu chỉnh  So với phương pháp chuẩn nội phương pháp hàm kích thích, phương pháp chuẩn ngoại cho kết tốt với giá trị sai số tương đối nhỏ (dưới 2%)  Kiến nghị Dù hoàn thành đạt số kết quả, luận văn số mặt hạn chế cần phải khắc phục nghiên cứu kĩ để việc đo đạt tính tốn xác tương lai, luận văn xin đưa số kiến nghị hướng phát triển đề tài sau:  Để hạn chế việc mẫu bị nhiễm bẩn trình xử lý mẫu cần sử dụng dụng cụ xử lý mẫu chuyên môn tân tiến 70  Sử dụng thêm số phần mềm phân tích xử lý phổ chuyên dụng ưu việt để nâng cao hiệu độ xác cường độ xạ tia X đặc trưng hiệu chỉnh chồng chập đỉnh lượng với  Các giá trị hệ số suy giảm khối tra cứu theo chương trình XCOM Do cần tìm hiểu nghiên cứu quy trình thực nghiệm để xác định hệ suy giảm khối  Ngoài ra, khả ghi nhận detector XR-100SDD nên số nguyên tố Al, Si, mẫu xi măng gạch men xác định được, điều gây khó khăn việc định tính mẫu sử dụng thuật toán để hiệu chỉnh matrix Do đó, nguyên tố đối tượng nghiên cứu đề tài xi măng gạch men 71 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Huỳnh Trúc Phương, Lưu Đặng Hoàng Oanh, Huỳnh Thị Thu Hương, Nguyễn Ngọc Vân, Lê Lệ Mai (2014), "Hiệu chỉnh hiệu ứng matrix phép phân tích huỳnh quang tia X mẫu hai thành phần Fe - Cr", Hội nghị khoa học lần thứ IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp.HCM, 21-11-2014 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Thị Ngọc Diệp, Đinh Cơng Bột, Nguyễn Hồn Chiến, Nguyễn Văn Sinh (2012), " Nghiên cứu xác định Zr Hf kim loại xốp phương pháp huỳnh quang tia X", Viện Công Nghệ Xạ Hiếm Trần Phong Dũng, Huỳnh Trúc Phương, Thái Mỹ Phê (2003), Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo, Nguyễn Hải Dương (2005), Phương pháp ghi xạ ion hóa, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Thái Khắc Định (2007), " Sử dụng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X để phân tích phân bố nguyên tố đất theo độ sâu", Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP.HCM, số 12 Dỗn Đình Hùng Nguyễn Trung Minh (2011), " Nghiên cứu hấp thụ Zn(II) dạng cột hạt vật liệu BVNQ chế tạo từ đuôi thải quặng bauxit Bảo Lộc", Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT Lê Quang Huy, Đào Trần Cao, Nguyễn Thế Quỳnh, Nguyễn Ái Việt (2005), "Phổ kế huỳnh quang tia X kích mẫu bia thứ cấp", Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, tập 43, số 6, trang 67-73 Trương Thị Hồng Loan (2006), Giáo trình Các phương pháp thống kê đánh giá số liệu thực nghiệm, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Trương Thị Hồng Loan (2013), Giáo trình thực tập Chuẩn hiệu suất cho hệ phổ kế gamma đầu dò HPGe, Bộ mơn Vật lí Hạt nhân - Khoa Vật lí-Vật lí kỹ thuật - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh Mai Văn Nhơn, Huỳnh Trúc Phương (2003), Báo cáo đề tài cấp Bộ Phân tích vài nguyên tố phương pháp huỳnh quang tia X nhờ nguồn H/Zr, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh, trang 2-11 10 Lưu Đặng Hoàng Oanh (2013), Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh huỳnh quang tia X để phân tích hàm lượng 73 số nguyên tố mẫu địa chất, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh, trang 12-15 & 38 11 Huỳnh Trúc Phương, Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo (2009), Giáo trình Các phương pháp phân tích hạt nhân ngun tử, Bộ mơn Vật lí Hạt nhân, Khoa Vật lí – Vật lí kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh 12 Ngơ Vinh Quang (2003), Khóa luận tốt nghiệp Phân tích định lượng mẫu hợp kim quý phương pháp tham số hệ phân tích huỳnh quang tia X sử dụng detector Si-PIN nguồn kích thích Am-241, trang 8, 17 & 25 13 Nguyễn Minh Sang (2012), Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng phần mềm Colegram phân tích phổ xạ, Đại học Đà Lạt, trang 22-56 Tiếng Anh 14 A.I Drobyshev, S.M Glebova, V A Tikhonov (2005), " X-Ray Fluorescence Determination of Sulfur and Other Elements in Customs Control of Oil and Liquid Oil Products", Journal of Analytical Chemistry, Vol 61, No 8, pp 777-780 15 A P Krinitsyn, O.L Strkhar’, A V Terletskaya, T A Bogoslovskaya (2004), " Determination of Uranium in Water Accumulated in the Shelter by the X Ray Fluorescence Method", Radiochemistry, Vol 47, No 2, pp 209-213 16 B Beckhoff, B Kanngießer, N Langhoff, R Wedell, H Wolff (2006), Handbook of practical X- Ray fluorescence analysis, Springer Berlin Heidelberg, Germany 17 E Almedia, G A Tavares, J A Bendassolli, V F Nascimento Filho (2010), "Determination of Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As and Pb in liquid chemiscal waste by energy dispersive X-ray fluorescence", Journal Radioanal Nuclear Chemistry,Vol 287, pp 351-355 18 Fabrizio Bardelli, Germana Barone, Vincenza Crupi, Francesca Longo, Domenico Majolino, Paolo Mazzoleni, Valentina Venuti, " Combined non- 74 destructive XRF and SR-XAS study of archaeological artefacts", Analytical Bioanal Chemistry,Vol 399, pp 3147-3153 19 F.L Melquiades, C.R Appoloni (2004), "Application of XRF and field portable XRF for enviromental analysis", Journal of Radiaanalytical and Nuclear Chemistry, Vol 262, No 2, pp 533-541 20 K Janssens (2004), Comprehensive analytical chemistry XLII, Elsevier B.V.All rights reserved, chapter 21 P.M Farkov, L.N Il’icheva, A.L Finkel’shtein (2004), "X- Ray Fluorescence Determination of Carbon, Nitrogen, and Oxygen in Fish and Plant Sample", Journal of Analytical Chemistry, Vol 60, No 5, pp 426-430 22 Sebahattin Nas, Husnu Y Gokalp, Yusuf Sahin (1992), " K and Ca content of fresh green tea, black tea, and tea reside determined by X-ray fluorescence analysis", Z Lebensm Unters Forsch, Vol 196, pp 32-37 23 Timo Wolff, Ira Rabin, Ioanna Mantouvalou, Birgit Kanngieber, Wolfgang Malzer, Emanuel Kindzorra, Oliver Hahn (2011), "Provenance studuies on Dead Seaa srolls parchment by means of quantitative micro-XRF", Analytical Bioanal Chemistry,Vol 402, pp 1493-1503 24 Zs Sándor, S Tolgyesi, I Gresits, M Káplán-Juhász (2000), "Quanlitative and quantitative analysis of medieval silver coins by energy dispersive X-ray fluorescence method", Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol 246, No 2, pp 385-389 Trang web 25 http://www.amptek.com 26 http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom.html 75 PHỤ LỤC Phổ tia X đặc trưng sốmẫu 250 Kα (Ca) 3,69 keV Số đếm 200 150 100 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu phân tích A1 xi măng theo phương pháp chuẩn ngoại 250 Kα (Ca) 3,69 keV Số đếm 200 150 100 50 0 100 200 300 400 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu so sánh 50%Ca xi măng theo phương pháp chuẩn ngoại 76 160 Kα (Ca) 3,69 keV 140 Số đếm 120 100 80 Kα (Ti) 4,51 keV 60 40 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu phân tích F1 xi măng theo phương pháp chuẩn nội 200 Kα (Ca) 3,69 keV 180 160 Số đếm 140 120 100 Kα (Ti) 4,51 keV 80 60 40 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu so sánh Ca 50% xi măng theo phương pháp chuẩn nội 77 180 Kα (Ca) 3,69 keV 160 140 Số đếm 120 100 80 Kβ (Ca) 4,01 keV 60 40 20 100 150 200 250 300 350 400 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu hiệu chỉnh H2 xi măng theo phương pháp chuẩn nội 140 Kα (Fe) 6,40 keV 120 Số đếm 100 80 K α (Co) 6,93 keV 60 40 20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu phân tích C2 củ a gạch men theo phương pháp chuẩn nội 78 Kα (Fe) 6,40 keV 140 120 Kα (Co) 6,93 keV Số đếm 100 80 60 40 20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu so sánh Fe 10% gạch men theo phương pháp chuẩn nội 80 Kα (Fe) 6,40 keV 70 60 Số đếm 50 40 Kβ (Fe) 7,06 keV 30 20 10 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu hiệu chỉnh H6 gạch men theo phương pháp chuẩn nội 79 120 Kα (Fe) 6,40 keV 100 Số đếm 80 60 40 20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu phân tích B1 gạch men theo phương pháp hàm kích thích 3500 Kα (Zn) 8,64 keV 3000 Số đếm 2500 2000 1500 1000 Kβ (Zn) 9,57keV 500 200 250 300 350 400 450 500 Số kênh Phổ ghi nhận mẫu chuẩn Zn gạch men theo phương pháp hàm kích thích ... nghiên cứu ứng dụng phương pháp XRF, lý thuyết phương pháp XRF lý thuyết phát x huỳnh quang tia X, tương tác tia X với vật chất, phương pháp phân tích định lượng, nguồn kích thích tia X Trong đó,... độ x huỳnh quang nguyên tố x huỳnh quang có lượng cao từ nguyên tố khác chứa mẫu kích thích Hiệu ứng tăng cường x y x tới kích thích nguyên tố matrix phát quang, tia X đặc trưng phát từ nguyên. .. mềm x lý phổ AXIL Kết phân tích thu phù hợp với kết phân tích phương pháp ICP-MS chuẩn độ 1.2 Lý thuyết phát x huỳnh quang tia X Trong phổ huỳnh quang tia X, lượng tia X đặc trưng x c định