1.3.1 .Đặc tính và ảnh hưởng độc hại của kim loại nặng
2.1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PIXE
2.1.4 Các phương pháp xác định hàm lượng
Trong các tài liệu tham khảo về phân tích huỳnh quang tia X đề cập đến nhiều phương pháp xác định hàm lượng nguyên tố khác nhau. Một cách tương đối có thể tạm thời phân chia các phương pháp đó ra làm hai nhóm chính, đó là nhóm sử dụng các phương pháp hiệu chỉnh tốn học và nhóm hồn tồn dựa vào các kỹ thuật thực nghiệm. Sau đây sẽ đề cập tới một số phương pháp thực nghiệm được sử dụng tương đối phổ biến.
Phương pháp so sánh tương đối
Cho tới nay trong phân tích huỳnh quang tia X, phương pháp so sánh trực tiếp cường độ tia X đặc trưng của nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu với cường độ tia X của chính ngun tố đó ở trong mẫu chuẩn (đã biết chính xác hàm lượng) được sử dụng nhiều nhất (khoảng 60 ÷ 70%). Phương pháp này yêu cầu mẫu chuẩn và mẫu thực phải tương dương nhau về hàm lượng, về thành phần các nguyên tố ở trong mẫu (gọi là ma trận mẫu), đồng thời được kích thích và đo tia X trong điều kiện giống nhau. Sau khi đo cường độ tia X đặc trưng của nguyên tố ở trong mẫu và mẫu chuẩn, khối lượng của nguyên tố ở trong mẫu được xác định như sau:
(2.11)
trong đó: mx và mst là khối lượng nguyên tố ở trong mẫu và mẫu chuẩn; Ix và Ist là cường độ tia X đặc trưng của của nguyên tố cần xác định ở trong mẫu và mẫu chuẩn.
Hình 2.6. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hàm lượng và cường độ tia X
đặc trưng [51]
Trong điều kiện có nhiều mẫu chuẩn với giải hàm lượng tương đối rộng có thể xây dựng đồ thị liên hệ giữa hàm lượng và cường độ tia X đặc trưng của nguyên tố cần phân tích. Trên cơ sở đo cường độ tia X của nguyên tố ở trong mẫu (Ix) có thể suy ra hàm lượng của nguyên tố (mx) trên trục hàm lượng của đồ thị (hình 2.6).
Phương pháp chuẩn trong
Nguyên tác của phương pháp chuẩn trong là so sánh cường độ tia X đặc trưng của nguyên tố cần phân tích với cường độ tia X của một nguyên tố khác đã biết hàm lượng (nguyên tố chuẩn) ở trong cùng một mẫu. Hàm lượng của nguyên tố được xác định như sau:
(2.12)
trong đó:
; m và
I là khối lượng và cường độ tia X đặc trưng của
x x
nguyên tố cần phân tích; mst và Ist là khối lượng và cường độ tia X đặc trưng của nguyên tố chuẩn; Gx và Gst là hệ số kích thích tia X đặc trưng của nguyên tố cần phân tích và nguyên tố chuẩn.
Các giá trị Gx và Gst có thể tính được dựa vào các hằng số vật lý, trên cơ sở đó rút ra hệ số kx. Mặt khác hệ số kx cũng có thể xác định được bằng
thực nghiệm dựa vào mẫu đã biết chính xác hàm lượng của các nguyền tố cần phân tích và nguyên tố được chọn làm chuẩn. Trên cơ sơ kích thích và đo tia X đặc trưng bằng một quy trình giống nhau sẽ xác định được hệ số thực nghiệm (kx,exp) như sau:
(2.13)
Một nguyên tố được chọn làm chuẩn phải thoả mãn điều kiện là tia X đặc trưng của nó khơng kích thích ngun tố cần phân tích. Kinh nghiệm thực tế cho biết phương pháp này không sử dụng trong trường hợp hàm lượng nguyên tố lớn hơn 25%.
Phương pháp pha lỗng mẫu
Mục đích của phương pháp pha lỗng mẫu trong phân tích huỳnh quang tia X là nhằm làm giảm các hiệu ứng tự hấp thụ và hiệu ứng kích thích thứ cấp (enhancement effect). Trong thực nghiệm thường sử dụng các chất pha lỗng có hệ số hấp thụ nhỏ với khối lượng lớn như Na2B4O7, Li2B4O7, LiBO2 hoặc các chất có hệ số hấp thụ lớn với khối lượng nhỏ như La2O3, BaO, BaSO4.
Trong điều kiện cần thiết có thể pha lỗng cả mẫu và mẫu chuẩn. Tuy nhiên những quy trình như vậy địi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian và kỹ thuật.