Материал: 1983
3.2. Методы и схемы съёмки рентгенограмм
Метод съёмки с фотографической регистрацией. Метод порошка
(Дебая – Шерера). Съёмка рентгенограмм ведется в камерах с использованием монохроматического рентгеновского излучения и образцов из тонкого порошка в виде цилиндрического столбика (диаметр 0,5…0,8 мм, высота 5…6 мм). Регистрация осуществляется на узкой полоске фотопленки, свернутой в цилиндр (рис. 5).
|
|
|
И |
|
|
Д |
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
Рис. 5. Схема прямой съемки поликристаллического образца |
|||
С |
|
|
|
Образец в в иде столб ка располагается в центре цилиндрической камеры, а концы пленки сходятся у входного отверстия камеры. Линии на рентгенограмме 1, 2, 3, 4, 5 располагаются при этом в порядке возрастания углов от середины пленки к её концам.
Недостаток порошковой камеры Дебая – Шерера – необходимость использования пленки и проявительных работ. Этого минуса лишен
метод съемки с дифрактометрической регистрацией с использованием счетчиков квантов рентгеновского излучения.
Применяются следующие виды счетчиков:
1.Ионизационные счетчики (счетчики Гейгера – Мюллера),
основаны на способности рентгеновского излучения ионизировать газы.
2.Сцинтилляционные счетчики, основаны на способности рентгеновского излучения вызывать люминесцентное свечение некоторых веществ (применяются чаще).
11
Рис. 6. Схема дифрактометрической съемки плоского образца: 1 – генераторное устройство;
2 – рентгеновская трубка; 3 – диафрагма первичного пучка; 4 – образец; 5 – диафрагма счетчика; 6 – счетчик;
7 – регистрирующее устройство
|
|
|
И |
Щель счетчика и рентгеновская трубка располагаются на |
|||
|
|
Д |
|
окружности определенного радиуса, по которой движется счетчик, в |
|||
центре окружности находится образец (рис. 6). |
|||
|
А |
|
|
3.3. Качественный анализ |
|||
б |
|
|
|
Задача качественного анализа – определение (идентификация) |
|||
и |
|
|
|
природы кристаллических фаз, содержащихся в исследуемом материале. Анал з основан на том, что каждое индивидуальное кристаллическое соед нен е дает специфическую рентгенограмму с определеннымСнабором л ний и их интенсивностей, которые сравнивают со справочными данными (рис. 7).
Рис. 7. Рентгенограмма кварца, снятая на дифрактометре
12
3.4. Количественный анализ
Количественный анализ основан на зависимости интенсивности дифракционных максимумов от содержания определяемой фазы. С увеличением содержания той или иной фазы интенсивность отражений увеличивается. Наиболее распространенным и точным для порошковых материалов считается метод внутреннего стандарта. Сущность этого метода в том, что к исследуемому веществу примешивается точно известное количество эталонного вещества, при этом отношение интенсивности отражений данной фазы и эталона прямо пропорционально содержанию этой фазы:
где Ii |
|
|
|
|
Ii / Iэт = RX i , |
(4) |
|
и Iэт , соответственно интенсивность отражений исследуемой |
|||||||
|
|
|
|
|
|
И |
|
фазы и эталонного вещества; |
Xi – содержание исследуемой фазы; |
R – |
|||||
постоянный коэффициент. |
|
|
Д |
|
|||
|
По результатам анализа строят градуировочный график, по |
||||||
которому определяют неизвестную концентрацию (рис. 8). |
|
||||||
|
|
Ii |
А |
|
|
||
|
С |
б |
|
Сi |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
Риси. 8. Градуировочный график для определения |
|
|||||
неизвестной концентрации
Рентгеновская спектроскопия применяется для изучения минеральных вяжущих веществ, продуктов их гидратации и других минералов кристаллической структуры [9].
Контрольные вопросы и задания:
1.Что такое рентгеновская дифрактомия?
2.В чем суть рентгеновских методов анализа?
3.Что такое рентгеновский спектр?
4.Назовите методы съемки рентгенограмм.
13
4. КАЧЕСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ (расшифровка рентгенограмм)
Под рентгенографическим анализом понимается совокупность разнообразных методов исследования, в которых используется рентгеновское излучение – поперечные электромагнитные колебания с длиной волны 10-2 – 102А0.
Рентгеноструктурный анализ является более универсальным и совершенным методом исследования материалов по сравнению с другими методами анализа. Этот метод позволяет производить не только качественный и количественный фазовый анализы сложных по составу материалов, но и определять строение кристаллической решетки индивидуальных соединений. Как метод фазового анализа он особенно полезен при исследовании твердых растворов, явлений
полиморфизма, процессов распада и синтеза новых соединений.
- для поликристаллов – метод порошковИебая – Шерера; - для монокристаллов – метод вращения, метод рентгенгонио-
В зависимости от целей рентгеновского анализа и вида объекта
метра Лауэ. Д Для изучения структуры сырьевых материалов, клинкера и це-
применяются различные методы исследования:
ментов широко применяется в настоящее время метод с ионизационной
регистрацией излученияиб(приАоры УРС-50 ИМ, ДРОН-1). Основным преимуществом этого метода является высокая чувствительность по отношению Ск отдельным минералам и значительное сокращение времени анализа.
Исследование вяжущих материалов методом рентгеноструктурного анализа направлено в основном на определение состава и количества соединений, образующихся в изучаемом продукте, а также дисперсности твердой фазы.
Качественный фазовый анализ производится сравнением межплоскостных расстояний d и их интенсивности J, полученных при расшифровке данной рентгенограммы с табличными данными. Знание химического состава вещества облегчает проведение расшифровки рентгенограммы, так как позволяет предположить возможный минералогический состав продукта.
Кристаллы каждого индивидуального химического соединения дают специфическую, только им присущую рентгенограмму с характерными величинами межплоскостных расстояний и определенной интенсивностью соответствующих отражений.
14
Идентификация фазы считается достаточно надежной, если на рентгенограмме наблюдается не менее трех наиболее интенсивных ее линий.
ставляет из себя ломаную линию с резкоИвыделяющимися на ней пиками (рис. 9), высота которыхАзависит от количества минерала в клинкере, например от коэффициента усиления пересчетного устройства установки, настраиваемогоб обычно по наиболее интенсивному
Рис. 9. Вид рентгенограммы
Полученная в результате определенияД рентгенограмма пред-
пику, причем колебания записи 1–3 мм на рентгенограмме от нулевого положения считаютсяифоном самого прибора и при расшифровке во
внимание не пр н маются. Одновременно с записью рентгенограммы
установка автомат чески наносит на неё сетку контрольных линий
(через 0,5 или 1º), соответствующих углам отражения рентгеновских лучей от образца, которая позволяет при расшифровке рентгенограммы перейти к межплоскостным расстояниям кристаллической решетки исследуемого образца.
При |
Сидентификации |
фаз |
в |
ходе |
качественного |
рентгенографического анализа следует учитывать ряд обстоятельств, влияющих на правильность и точность определения состава многофазовых смесей:
1.При сравнении величин d на полученной и эталонной рентгенограммах следует иметь в виду, что их значения в определенных пределах могут отличаться друг от друга. Допустимое отклонение d = ±1%.
2.Идентификация надежна, если на рентгенограмме исследуемого материала наблюдается по крайней мере 3–5 наиболее интенсивных линий данного соединения.
3.Каждую фазу можно идентифицировать только при ее опре-
деленном минимальном содержании в исследуемой смеси. Это
15