Инд. авторы:	Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В.
Заглавие:	Теоретические коэффициенты поглощения в рентгеноспектральном микроанализе
Библ. ссылка:	Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Теоретические коэффициенты поглощения в рентгеноспектральном микроанализе // Аналитика и контроль. - 2016. - Т.20. - № 1. - С.15-22. - ISSN 2073-1442. - EISSN 2073-1450.
Внешние системы:	DOI: 10.15826/analitika.2016.20.1.006; РИНЦ: 25671646;
Реферат:	eng: Two methods of determining X-ray attenuation coefficients μ are known: theoretical, which uses quantum mechanics calculations, and experimental. Experimentally obtained coefficients are widely used in electron probe microanalysis (EPMA), including the quantitative analysis of low atomic number elements (Be to F) in the ultra-long wavelength range. Nonetheless, the uncertainty of experimental coefficients is quite high. Even though theoretical attenuation coefficients were discovered later and are available only for X-ray energy more than 1 keV, they have already shown great promise. In the EPMA practice, theoretical attenuation coefficients may be used together with an approximation of the dependence of μ on X-ray photon energy, E. X-ray energy in EPMA has an upper limit of about 10 keV where only radiation absorption needs to be accounted for while the scattering can be neglected. Comparison of the existing methods of approximation of energy dependence on mass absorption coefficient τ revealed that all of them are based on J. Scofield theoretical calculations and yield similar results. For the practical purposes, a method proposed by Ebel et al. seems to be most suitable. The use of the theoretical coefficients for rock-forming mineral analysis and for the M-edge absorption spectra (elements with atomic numbers 76 - 83 and rare earth elements) produced promising results. Applying theoretical coefficients together with calculating the absorption correction using phi-rho-z-modelling leads to the improved accuracy of quantitative analysis. rus: Известны два основных способа нахождения массовых коэффициентов ослабления рентгеновских лучей μ: экспериментальный и теоретический путём расчёта методами квантовой механики. Коэффициенты, полученные экспериментально, получили широкое распространение в рентгеноспектральном микроанализе (РСМА), в том числе и при анализе в ультрадлинноволновой области при определении содержания элементов с низким атомным номером (F - Be). Тем не менее, неопределённость экспериментальных коэффициентов всё ещё высока. Теоретические коэффициенты ослабления стали известны позднее, но уже показали свою перспективность, хотя доступны только при энергии рентгеновского излучения более 1 кэВ. На практике теоретические коэффициенты могут быть использованы с помощью аппроксимации зависимости μ от энергии Е рентгеновского фотона. Энергия рентгеновского излучения, используемого в РСМА, ограничена величиной порядка 10 кэВ, что позволяет учитывать только поглощение излучения, пренебрегая его рассеянием. При рассмотрении существующих способов аппроксимации зависимости массового коэффициента поглощения τ от энергии выяснилось, что все они построены на данных теоретического расчёта Дж. Скофилда и приводят к близким результатам. Для практических целей РСМА наиболее подходящим представляется способ, предложенный Х. Эбелем и др. Опыт применения теоретических коэффициентов при анализе породообразующих минералов и при анализе в области М -краёв поглощения (элементы с атомными номерами 76 - 83 и редкоземельные элементы) показал обнадёживающие результаты. Использование теоретических коэффициентов поглощения в сочетании с расчётом поправки на поглощение методами phi-rho-z-моделирования ведёт к повышению точности количественных определений.
Ключевые слова:	рентгено-спектральный микроанализ; поглощение рентгеновского излучения; approximation; electron probe microanalysis; X-ray absorption; аппроксимация;
Издано:	2016
Физ. характеристика:	с.15-22
Цитирование:	1. Röntgen W.C. On a new kind of rays // Nature. 1896. V. 53. P. 274-276. 2. Barkla C.G., Sadler C.A. Secondary x-rays and the atomic weight of nickel // Phil. Mag., Series 6. 1907. V. 14. P. 408-422. 3. Barkla C.G., Sadler C.A. The absorption of Röntgen rays // Phil. Mag., Series 6. 1909. V. 17. P. 739-760. 4. Gerward L. The dawn of x-ray spectroscopy // X-ray Spectrom. 2013. V. 43. P. 343-348. 5. Stobbe M. Zur Quantenmechanik photoelektrischer Prozesse // Ann. Phys., F. 5. 1930. Bd. 7, No 6, P. 661-715. 6. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. М.: ГИТТЛ, 1957. 518 с. 7. Павлинский Г.В. Основы физики рентгеновского излучения. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2007. 240 с. 8. Hubbel J.H. Compilation of photon cross-sections: some historical remarks and current status // X-ray Spectrom. 1999. V. 28. P. 215-223. 9. Яковиц Х., Генрих К. Неопределённость во введении поправки на поглощение // Физические основы рентгеноспектрального локального анализа. М.: Наука. 1973. С. 179-197. 10. Маренков О.С. Коэффициенты ослабления характеристического рентгеновского излучения // Аппаратура и методы рентгеновского анализа: Сб. статей. Вып. 33 / Ред. кол.: Н.И. Комяк (гл. ред.) и др. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. С. 58-65. 11. Henke B.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflections at E = 50 - 30000 eV, Z = 1, 92 // Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1993. V. 54. P. 181-342. 12. Маренков О.С. Таблицы и формулы рентгеноспектрального анализа. Методические рекомендации. Л.: Машиностроение. 1981, Вып. 1, 110 с.; 1982, Вып. 3. 101 с. 13. Parametrization of the photon mass attenuation coefficients in the energy range 0.1 - 1000 keV / I. Orlic [et al] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1993. B74. Р. 352-361. 14. Финкельштейн А.Л., Фарков П.М. Аппроксимации коэффициентов ослабления рентгеновского излучения в области энергии 0.1 - 100 кэВ // Аналитика и контроль. 2002. Т. 6, № 4. С. 377-382. 15. Numerical description of photoelectric absorption coefficients for fundamental parameter programs / H. Ebel [et al] // X-ray Spectrom. 2003. V. 32. P. 442-451. 16. Scofield J.H. Theoretical photoionization cross section from 1 to 1500 keV. Lawrence Livermore Labor. Rep. UCRL-51326. 1973. 17. Storm E., Israel H. Photon cross-section from 1 keV to 100 MeV for elements Z = 1 to Z = 100 // Nuclear Data Tables. 1970. A7, № 6. P. 565-681. 18. Berger M.J., Hubbel J.H. XCOM: Photon cross section on a personal computer. Report NBSIR 87-3597. 1987. 19. Hubbel J.H., Seltzer S.M. Tables of x-ray mass attenuation coefficients and mass energy-absorption coefficients from 1 keV to 20 MeV for elements Z = 1 to 92 and 48 additional substances of dosimetric interest. Report NISTIR 5632. 1995. 20. Маренков О.С., Сингариева Т.В. К расчёту фотоэлектрических коэффициентов ослабления рентгеновского и гамма-излучения при статистическом моделировании процессов переноса. Область энергии 1 ≤ Е ≤ 150 кэВ // Аппаратура и методы рентгеновского анализа: Сб. статей. ЛНПО «Буревестник» Вып. 23 / Ред. кол.: Н.И. Комяк (гл. ред.) и др. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. С. 143-144. 21. Маренков О.С., Комков В.Г. Интерполяционная формула для вычисления атомных фотосечений рентгеновских и гамма-квантов. Область энергии Е ≤ ЕК // Аппаратура и методы рентгеновского анализа: Сб. статей. ЛНПО «Буревестник» Вып. 21 / Ред. кол.: Н.И. Комяк (гл. ред.) и др. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. С. 103-115. 22. Veigele W.J. Photon cross section from 0.1 keV to 1 MeV for elements Z = 1 to Z = 94 // Atomic Data Tables. 1973. V. 5, № 1. P. 51-111. 23. Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Новая версия программы «Карат» для количественного рентгеноспектрального микроанализа // Журнал аналит. химии, 1994. Т. 46, № 5. С. 462-468. 24. Heinrich K.F.J. X-ray absorption uncertainty // The Electron Microprobe. N.Y.: Wiley, 1966. P. 296-377. 25. Heinrich K.F.J. Mass absorption coefficients for electron probe microanalysis // 11th International Congress on X-Ray Optics and Microanalysis. 1986 / Ed. Brown J.D., Packwood R.H. Ontario Univ. Press. 1987. P. 67-119. 26. Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Выбор оптимального метода расчёта поправочных факторов при рентгеноспектральном микроанализе породообразующих минералов // Журнал аналит. химии. 1996. Т. 51, № 3. С. 323-331. 27. Лаврентьев Ю.Г., Усова Л.В. Рентгеноспектральный микроанализ в области М-краёв поглощения // Журнал аналит. химии. 2009. Т. 64, № 10. С. 1063-1069. 28. Синтетические кристаллы TRPO4 - образцы сравнения при количественном рентгеноспектральном микроанализе редкоземельных минералов / Лаврентьев Ю.Г. [и др.] // Журнал аналит. химии. 2011. Т. 66, № 9. С. 947-953. 29. Pouchou J.L., Pichoir F. Basic expression of “PAP” computation for quantitative ERMA // 11th International Congress on X-Ray Optics and Microanalysis. 1986 / Ed. Brown J.D., Packwood R.H. Ontario Univ. Press. 1987. P. 249-253. 30. Merlet C. Maximum of the x-ray depth distribution in EPMA at normal incidence: an analytical expression // Microbeam Analysis. 1995. V. 4. P. 239-253.