Х рэй характеристики: Технические характеристики новой Лады Х рей и Lada Xray Cross 4х4 2018 года

Содержание

габаритные размеры, вес, двигатель, клиренс, расход топлива

Рабочий объем, л 1.6 1.8
Рабочий объем, см3 1596 1774
Диаметр цилиндра 82 8.2
Количество клапанов 16
Количество цилиндров 4
Максимальная мощность, кВт 78 90
Максимальная мощность, л.
с.
106 122
Номинальный крутящий момент, Н•м 148 170
Об/мин КВТ 4200 6050
Об/мин ЛС 5800 6050
Об/мин НМ 4200 3750
Расположение двигателя переднее, поперечное
Расположение цилиндров
в ряд
Степень сжатия 11
Тип топлива Бензиновый
Требования к топливу АИ-95
Ход поршня 75. 6
Тип наддува Нет
Экологический класс EURO5

Лада X-Ray (Lada X-Ray) технические характеристики, описание, видео, фото X-Ray


Лада X-Ray представляет собой небольшой кроссовер, разработанный в ответ на компактные «паркетники» иностранного производства. Как известно, в наше время сегмент кроссоверов стремительно расширяется. Согласно прогнозам специалистов, за этими автомобилями будущее. Они постепенно вытесняют с рынка седаны, и ВАЗ не мог не откликнуться на эту тенденцию. И вот отечественный производитель разработал передовой и современный Х-Ray. Цель этой модели — это продемонстрировать другим производителям то, на что способен АвтоВАЗ. Российский бренд уделил много внимания, пригласив для работы над концептом опытных специалистов.

Например, дизайнер кроссовера работает с такими фирмами, как Volvo и Mercedes-Benz. Но что же из этого получилось? Итогом стал превосходный кроссовер, сочетающий в себе дизайн молодежного «паркетника», размеры хэтчбека и удобство городского автомобиля. Именно этими качествами обладают потенциальные конкуренты модели.

Дизайн Лада X-Ray выдержан в прогрессивном стиле. Узкая оптика, раздутые крылья, динамичная передняя части, аккуратная корма с покатой крышей, агрессивное антикрыло, современный обвес — все это выводит АвтоВАЗ на новый уровень. Если сравнить отечественный кроссовер с Mitsubishi ASX или Nissan Juke, то можно увидеть огромный прорыв Lada. Дизайн отечественного концепта действительно впечатляет, и это уже хорошо. Если иномарки делают ставку на строгий стиль, то ВАЗ выбрал модный дизайн. Это делает X-Ray привлекательным для молодежи. Конечно, в России такая машина может и не пользоваться большим спросом из-за стереотипов, но вот в западных странах такой кроссовер может привлечь внимание студентов, покупающий первый автомобиль.

И если стоимость отечественного внедорожника будет сравнима с ценой хэтчбека от Opel или Volkswagen, то X-Ray получит большие шансы на успех.
Даже сами создатели называют стиль Лада X-Ray свободным и футуристичным. Этот кроссовер ориентирован на молодую аудиторию, в которую входят студенты, свободные от стереотипов сотрудники и просто жизнерадостные молодые люди. Конечно, X-Ray не затронет зрелых покупателей, которые предпочитают строгие и престижные машины. Такие клиенты отдадут предпочтение Приоре или бюджетной иномарке. А кроссовер — это выбор молодого и жизнерадостного человека.

Габариты и технические характеристики Лада X-Ray

По размерам концепт сопоставим с Nissan Juke. Длина X-Ray составляет всего 4,2 метра, что относит автомобиль к компактным кроссоверам. Это один из самых популярных и быстрорастущих сегментов на нашем рынке, поэтому здесь нет места глупым просчетам. Вот АвтоВАЗ и тратит много времени на разработку X-Ray.

Но когда же начнется серийное производство кроссовера? По-мнению производителя, Лада X-Ray пойдет в серию на раньше 2014 года. Да, ждать новинку, но зато больше шансов в успешном исходе испытаний. За этот год АвтоВАЗ сможет тщательно проверить кроссовер, провести все испытания и доработать модель, изучив предпочтения основных потребителей. А затем начнется серийное производство. Вероятно, этим и можно объяснить длительный срок разработки кроссовера. Конечно, вы можете возразить и сказать, что разработка X-Ray еще не закончена. Возможно, ваше мнение правильное, но АвтоВАЗ утверждает о полном завершении работы над концептом. Если первый прототип кроссовера не был закончен, то новый автомобиль уже готов. Так что ждем прохождения испытаний и появления X-Ray у дилеров.
Лада X-Ray — это один из самых интересных концептов АвтоВАЗа. Он представляет собой стильное кросс-купе, ориентированное на молодых клиентов. Недаром рядом с названием модели употребляются слова «молодежный», «отдых», «активность». Их можно назвать девизом X-Ray.

Видео Лада X-Ray


Фото Лада X-Ray

Лада Икс Рей отзывы владельцев, технические характеристики, комплектации и полный обзор Lada X-Ray 2017

«Младший» 106-сильный мотор 1. 6 л позаимствован у ВАЗ-21129. Он выдает 148 Нм крутящего момента, а в пару отряжена 5 ст. МКПП Jh4 от Рено. Средний расход топлива 7,5 л/100 км, максимальная скорость составляет 170 км/ч.
«Средний» агрегат от Renault-Nissan с цепным приводом ГРМ, объемом 1.6 л. Он выдает 110 л.с. и 153 Нм крутящего момента. В пару идет та же коробка передач. «Максималка» составляет 171 км/ч, а средний расход 6,9 л на 100 км.
«Топовый» 1.8 л выдает 122 л.с. и 173 Нм. Работает он с 5-диапахонным «роботом». Максимальная скорость 183 км/ч, а средний расход 7,1 л.

Лада Икс Рей доступна в 3-х модификациях: Optima, Top и Top Prestige

В качестве опций предоставлено:
- мультимедиа с сенсорным 7-дюймовывм дисплеем;
- подогрев передних сидений;
- регулировка водительского сидения по высоте;
- мультимедийный руль;
- кондиционер;
- климат-контроль;
- противооткатная система.

Цена на ладу Икс Рей колеблется от 600 000 до 831 000 руб

С абсолютно новым хэтчбеком Lada XRAY тольяттинский автогигант всерьез взялся за свой новый дизайн. Этот автомобиль стал украшением многих журналов, выставок и заинтересовал автовладельцев о чём свидетельствуют многочисленные отзывы. С нынешней финансовой ситуацией далеко не каждый может купить иномарку, а на «ВАЗ», в принципе, смотреть не хотелось. Теперь ситуация должна измениться, ведь вместе с иностранными партнерами «вазовцы» взялись за дизайн, который в итоге получился непозволительно стильным.
Впервые Лада ИКСРЕЙ появилась в качестве двухдверного концепта в 2012 г. Через 2 года был представлен 4-дверный концепт и только в декабре 2015 года запустился конвейер. Автомобиль представляет собой компактный и высокий хэтчбек для активной городской езды о чём гласят многочисленные отзывы о Ладе Икс Рей.

Дизайн Lada Xray

Экстерьер привлекательный и модный. Перед выполнен в «Х-стиле», с хромом, красивой оптикой и светодиодными цепочками ДХО. Габариты пятидверки компактные. Отметим дорожный просвет - 195 мм. По бокам у ВАЗ Lada XRAY большие выштамповки в виде «Х». Угол наклона стекол и покатая крыша намекают на динамичность. Все свесы короткие, корма поднята. Крышка багажника небольшая, фонари красивые, нижняя часть бампера с неокрашенной пластиковой накладкой.

Интерьер Лада Икс Рей

В отличие от молодежного внешнего вида, интерьер довольно серьезный. Приборная панель в виде трех колодцев, информативная. Правый колодец отдан под бортовой компьютер. Руль рельефный и удобный, в топовой комплектации с кнопками управления мультимедийных функций. 7-дюймомый дисплей мультимедиа окружен дефлекторами. Ниже расположен простенький блок климат-контроля. В простой комплектации здесь магнитола и «кругляши» обдува.
Качество материалов отделки жесткое, ткань сидений приятная. Передние кресла Лада ИКСРЕИ со слабой боковой поддержкой, большим диапазонам регулировок и выпуклыми подушками. По меркам класса «В» на заднем диване места достаточно. Мест под мелочевку хватает: в дверях подстаканники и широкие карманы, под сидением пассажира выдвижной ящик, на центральной консоли ниши и подстаканники.

Из полезного оснащения автомобиль получил обогрев лобового стекла, зеркал и передних сидений. Вместе с кондиционером и «климатом», это опции.

Багажник в стандартном положении рассчитан на 361 литр, со сложенным диваном – 1207 литров. Пол получается ровным, в т.ч. с передним сложенным сидением. В багажнике есть небольшое подпольное пространство. Предусмотрена «запаска» R15, хотя Lada XRAY характеристики указывают на стандартные колеса R16.

Моторы которые устанавливаются на Ладу Икс Рей

Линейка силовых агрегатов насчитывает три 16-клапанных мотора:

1) 106-сильный 1.6 л, работающий с 5 ст. «механикой». В среднем он потребляет 7,5 л, выдает 148 Нм крутящего момента, что позволяет с места разогнаться до «сотни» за 11,9 с.;
2) 110-сильный 1.6 л с цепным приводом ГРМ. Этот представитель Renault-Nissan выдает 153 Нм крутящего момента, в среднем расходует 6,9 л/100 км. Работает в тандеме с МКПП и разгоняет автомобиль до 100 км/ч за 10,3 с.;

3) «топовый» 122-сильный двигатель 1.8 л выдает 173 Нм. Он работает только с 5-диапазонным «роботом», имеет средний расход 7,1 л и разгон с места до 100 км/ч за 10,9 с.

Ходовые качества

Платформу «ВО» новая Лада Иксрей позаимствовала у Renault-Nissan. На ней собираются Renault Logan, Sandero, Nissan Almera и отечественный Largus.
Трансмиссия передняя. Спереди подвеска многорычажная, сзади полузависимая балка. Передние тормоза дисковые и вентилируемые, сзади - барабанные. В базовой комплектации уже идет ABS и система курсовой устойчивости.
Понравилась его противооткатная система. Датчик уклона не позволит автомобилю скатиться назад, если угол наклона превысит 4 градуса. Но, на пару секунд! Активируется система после сильного нажатия на педаль тормоза.

Мнение

По отзывам владельцев это больше молодежный автомобиль для тех, кто любит выделяться из толпы и активно отдыхать. Пока рано говорить, насколько новая Lada XRAY себя зарекомендует. Это станет известно, когда модель больше внедриться в массы. В продажу модель поступил в первой половине 2016 года. Отметить, что при разработке использованы современные методики, 30% деталей изготавливается за рубежом, а уровень безопасности по Euro NCAP достиг трех звезд.

Похвалим стильный дизайн, комфортный салон и улучшенное качество материалов. Он хорош с двумя и тремя педалями и подойдет на каждый день. Единственно, очень не хватает полного привода!

Ниже вы можете прочитать и оставить свои отзывы о Лада Икс Рей.

рентгеновских методов | IntechOpen

1. Введение

Металлические и полимерные материалы, используемые в качестве инженерных и конструкционных компонентов, могут подвергаться механическому разрушению из-за ряда факторов, включая неправильное использование, конструктивные ошибки или недостатки, неадекватное обслуживание, перегрузку и производственные дефекты [1]. Различные типы разрушения, которым может подвергаться материал, включают износ, разрушение, усталость, ползучесть, напряжение и коррозию [1], которые влияют на структурную целостность и, возможно, морфологию материала.Анализы материалов обычно можно проводить с использованием рентгеновских методов, таких как рентгеновская флуоресцентная (XRF) спектрометрия, протонно-индуцированная рентгеновская эмиссионная спектрометрия (PIXE) и дифракция рентгеновских лучей (XRD). Огромный объем информации об элементном составе и концентрации (XRF, PIXE), морфологии материала (XRD) можно получить с помощью рентгеновских методов, которые делают их очень полезными при анализе материалов в целом.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845–1923), который позже был удостоен Нобелевской премии по физике в 1901 году [2].Рентгеновские лучи - это невидимое, хорошо проникающее электромагнитное излучение с гораздо меньшей длиной волны (но более высокой частотой и энергией), чем видимый свет. Диапазон длин волн (λ) для рентгеновских лучей составляет примерно от 10 −8 до 10 −11 м [3, 4], а соответствующий диапазон частот (ν) составляет примерно от 10 16 до 10 19 . с −1 [4]. Преимущества использования рентгеновских лучей в анализе: (i) это самый дешевый и удобный метод. (ii) Рентгеновские лучи не очень сильно поглощаются воздухом, поэтому образец не должен находиться в откачанной камере [3]. Недостатком является то, что они не очень сильно взаимодействуют с более легкими элементами, поэтому это может наложить ограничение на элементы, обнаруживаемые рентгеновскими методами.

1.1. Теория рентгеновского излучения

Когда образцы подвергаются бомбардировке (облучению) протонами высоких энергий (или рентгеновскими лучами в случае XRF и XRD), взаимодействие протонов с электронами атомов в образце вызывает выброс электроны в самых внутренних оболочках в атомах образца [4, 5]. Это создает дыру (вакансию) во внутренней оболочке, превращая ее в ион, тем самым переводя ее в нестабильное состояние.Чтобы восстановить атомы в более стабильное состояние, то есть в их исходную конфигурацию, дыры во внутренних оболочках (или орбиталях) заполняются электронами из внешних оболочек. Такие переходы с более высоких уровней энергии на более низкие сопровождаются излучением энергии в виде рентгеновского фотона [4, 6], например, электрон L-оболочки заполняет дыру в K-оболочке. Поскольку электрон L-оболочки имеет более высокую энергию, чем электрон K-оболочки, избыточная энергия излучается в виде рентгеновских лучей. В спектре это отображается как линия.Энергия рентгеновского излучения, испускаемого при заполнении вакансий, зависит от разницы в энергии внутренней оболочки с начальной дыркой и энергии электрона, заполняющего дырку. Испускаемое рентгеновское излучение характерно для элемента, из которого они происходят, поскольку каждый атом имеет свои определенные уровни энергии. Количество рентгеновских лучей пропорционально количеству соответствующего элемента в образце. Для регистрации и измерения этих рентгеновских лучей используется энергодисперсионный детектор, а затем их интенсивности преобразуются в концентрации элементов.В атоме может быть несколько линий из-за электронных переходов и последующего заполнения пустых дырок разными электронами внутри атома. Этот набор линий уникален для этого элемента и похож на отпечаток элемента.

1.2. Рентгеновская флуоресцентная спектрометрия

Рентгеновская флуоресценция (XRF) - это неразрушающий аналитический метод, используемый для идентификации элементов и определения их концентраций в твердых, порошкообразных и жидких образцах [7, 8]. Элементы, присутствующие в образцах, обнаруживаются методом XRF до 100% и на уровне следовых количеств, обычно ниже 1 части на миллион (ppm) [8].Диапазон элементов, обнаруживаемых с помощью XRF, варьируется от натрия до урана. XRF имеет конструктивные ограничения, которые снижают его чувствительность к элементам с более низким атомным номером, что делает его неспособным обнаруживать элементы легче натрия. XRF основан на теории рентгеновского излучения.

Широкое применение XRF в промышленности и исследованиях связано с его способностью выполнять точные, воспроизводимые анализы с очень высокой скоростью. В современных системах с компьютерным управлением работа полностью автоматическая, и результаты обычно выдаются в течение нескольких минут или даже секунд [8].XRF-анализаторы способны обнаруживать элементы, присутствующие в образце, путем измерения вторичного рентгеновского излучения, испускаемого образцом, облученным первичным источником рентгеновского излучения. Поскольку образец содержит несколько элементов, каждый из этих элементов создает уникальный набор линий («отпечаток пальца»), который используется при идентификации элемента. Вот почему XRF-спектрометрия - хороший метод анализа элементного состава материала [9]. Существует два типа методов XRF: энергодисперсионный XRF (EDXRF), который имеет высокую точность и чувствителен к анализу тяжелых металлов; и XRF с дисперсией по длинам волн (WDXRF), который больше подходит для обнаружения легких элементов и редкоземельных элементов [9].

1.2.1. Как работает рентгеновская флуоресценция

Функции рентгеновской флуоресценции следующие [3, 7–9]:

  1. Образец, который может быть в твердой или жидкой форме, бомбардируется рентгеновскими фотонами высокой энергии. (первичные рентгеновские лучи) от рентгеновской трубки.

  2. Когда на атом элемента в образце попадает рентгеновское излучение с достаточной энергией (т. Е. Большей, чем энергия связи K- или L-оболочки атома), электрон из одной из самых внутренних оболочек атома ( K или L) смещается.Это создает «дыры» или вакансии на одной или нескольких орбиталях, тем самым преобразуя атомы в нестабильные ионы.

  3. Чтобы восстановить стабильность атомов, вакансии на внутренних орбиталях более низких уровней энергии заполняются электронами с внешних орбиталей, которые находятся на более высоких уровнях энергии. Этот переход от орбитальной оболочки с более высокой энергией к более низкой может сопровождаться излучением энергии в виде вторичного рентгеновского фотона, явление, известное как «флуоресценция».Это происходит в результате высвобождения избыточной энергии электроном с более высокой орбитой.

  4. Энергия (E) испускаемых фотонов флуоресценции определяется разницей в энергиях между начальным (более высоким) уровнем энергии (Ei) и конечным (более низким) уровнем энергии (Ef) для отдельных переходов. Эта разность энергий (энергия испускаемого фотона) связана с частотой (ν) фотона математическим выражением:

    EnergyEof испускаемого X − rayphoton = Ei − Ef = hν, E1

    i.е., E = hν, но c = λν, поэтому ν = cλ

    Когда выражение ν = cλ подставляется в E = hν, мы получаем формулу.

    E = hcλE2

    , где h - постоянная Планка = 6,62608 × 10 −34 Дж / с, c - скорость света = 2,9979 × 10 8 мс −1 , λ - длина волны фотона .

    Таким образом, длины волн обратно пропорциональны энергиям и характерны для каждого элемента.

  5. Интенсивность выброса, т.е.е. количество фотонов пропорционально концентрации элемента, ответственного за излучение в образце.

  6. Измерение энергии (E) испускаемых фотонов является основой рентгенофлуоресцентного анализа (XRF).

1.2.2. Установка рентгенофлуоресцентного спектрометра

Установка рентгенофлуоресцентного спектрометра показана на рисунке 1. Основными компонентами являются рентгеновская трубка, дифракторы (кристаллы), детекторы и счетная электроника, которые описаны ниже.

Рис. 1. Установка рентгеновского флуоресцентного спектрометра

(Источник: PANalytical, Analytical X-ray Company [8]).

1.2.2.1. Рентгеновская трубка

Рентгеновские лучи могут быть получены в стеклянной колбе с сильным вакуумированием, называемой рентгеновской трубкой, которая содержит два электрода - анод (положительный электрод) и катод (отрицательный электрод) [3]. Герметичная рентгеновская трубка является основным источником излучения и питается от высокостабильного генератора. Анод обычно изготавливают из платины, вольфрама, родия или других тяжелых металлов с высокой температурой плавления [3, 8].Когда между электродами подается высокое напряжение (около 40 кВ), потоки электронов (катодные лучи) ускоряются по мере их движения от катода к аноду, создавая рентгеновские лучи, когда они попадают на анод. Длина волны излучения рентгеновской трубки зависит от выбора материала анода. Для большинства применений оптимальным выбором является родиевый анод, хотя при определенных обстоятельствах могут быть предпочтительны другие варианты, такие как молибден, хром или золото [8].

1.2.2.2. Дифракторы (кристаллы)

Разделение флуоресцентных рентгеновских пиков зависит от соотношения между длиной волны и d-расстоянием дифракционной среды; следовательно, необходимо использовать несколько различных кристаллов, чтобы охватить весь измеряемый диапазон. Монокристаллы, такие как германий, фторид лития и антимонид индия, являются идеальными дифракторами для многих элементов [8]. Совсем недавно были введены синтетические мультислои с очень малым d-расстоянием, чтобы обеспечить повышенную чувствительность для более легких элементов [8].

1.2.2.3. Детекторы

Обнаружение испускаемого флуоресцентного излучения основано на эффекте ионизации, аналогичном описанному в разделе «Возбуждение образца». Для более длинных волн, создаваемых легкими элементами, используются газонаполненные пропорциональные детекторы, в то время как короткие волны (тяжелые элементы) измеряются сцинтилляционным детектором. Оба преобразуют энергию фотонов в измеримые импульсы напряжения [7, 8].

1.2.2.4. Счетная электроника

Счетная электроника регистрирует количество импульсов, генерируемых детекторами, и уровни энергии, соответствующие их амплитуде [8].Хотя сбор данных должен продолжаться достаточно долго, чтобы минимизировать статистические ошибки, для многих элементов обычно достаточно времени измерения, равного 2 секундам. Более продолжительное время требуется для самых легких элементов, которые производят относительно небольшое количество флуоресцентных фотонов низкой энергии.

1.2.3. Интерпретация спектров XRF

Спектр XRF состоит из пиков XRF с различной интенсивностью. Это графическое представление пиков интенсивности рентгеновского излучения как функции пиков энергии.Энергия пика определяет элемент, а высота / интенсивность пика обычно указывает на его концентрацию. Автоматический рутинный поиск или сопоставление пиков идентифицирует элементы, присутствующие в неизвестных образцах (качественные), и их концентрации (количественные).

1.2.4. Энергодисперсионная рентгеновская флуоресценция (EDXRF)

EDXRF - это аналитическая технология, обычно используемая в портативных анализаторах [9]. EDXRF предназначен для одновременного анализа групп элементов, чтобы быстро определить элементы, присутствующие в образце, и их относительные концентрации.Чтобы понять, как можно использовать этот метод, рассмотрим металлолом. Людям, занимающимся переработкой металлолома, необходимо точно идентифицировать многочисленные марки сплавов, быстро анализировать их химический состав в точках передачи материала и гарантировать качество своей продукции своим клиентам [9]. Это важно, потому что металлические сплавы предназначены для определенных функций и не являются взаимозаменяемыми, поскольку небольшие изменения в составе могут привести к значительно разным механическим свойствам.Однако портативные XRF-анализаторы могут легко разделить эти классы. Типичное применение EDXRF включает анализ металлов и сплавов, нефтяных масел и топлива, пластика, резины и текстиля, фармацевтических продуктов, пищевых продуктов, косметики, средств ухода за телом, геологических материалов, цемента, керамики и т. Д. [9].

2. Спектрометрия рентгеновского излучения, индуцированного частицами (PIXE)

2.1. Введение

PIXE - это аналитический метод, основанный на теории рентгеновского излучения. Спектрометрия рентгеновского излучения, индуцированного частицами или протонно-индуцированного рентгеновского излучения (PIXE) - это мощный неразрушающий аналитический метод, используемый для определения элементного состава твердых, жидких, тонкопленочных и аэрозольных фильтров [5] . PIXE может обнаруживать все элементы от натрия до урана, давая в общей сложности 72 элемента (за исключением Po, At, Fr, Ra, Ac, Pa и инертных газов), которые можно обнаружить с помощью этого метода [10]. Метод PIXE основан на анализе энергетических спектров характеристического рентгеновского излучения, испускаемого при девозбуждении атомов в образце, бомбардируемом протонами высокой энергии (1–3 МэВ) с помощью подходящего энергодисперсионного детектора.

Этот метод был впервые предложен в 1970 году Свеном Йоханссоном из Лундского университета, Швеция, и разработан в течение следующих нескольких лет с его коллегами, Роландом Аксельссоном и Томасом Б.Йоханссон. PIXE аналогичен другим спектрометрическим методам, используемым в элементном анализе, поскольку он основан на возбуждении электронов в атомах элементов и электронных переходах, которые производят характерное рентгеновское излучение, которое путем измерения их интенсивности позволяет идентифицировать элементы и количественно определять их концентрации. [8]. Спектр рентгеновских лучей инициируется энергичными протонами, которые возбуждают электроны внутренней оболочки в атомах мишени. Изгнание этих электронов внутренней оболочки и повторное заполнение их вакантных позиций приводит к испусканию рентгеновских лучей.Энергия испускаемых рентгеновских лучей является уникальной характеристикой элементов, из которых они происходят, а количество испускаемых рентгеновских лучей пропорционально массе / концентрации этого соответствующего элемента в анализируемом образце [3, 5, 7, 8]. На генерацию рентгеновского излучения в образце очень сильно влияет бомбардирующий протон.

Использование протонных пучков для возбуждения имеет ряд преимуществ по сравнению с другими рентгеновскими методами. Это [5]:

  1. Повышенная чувствительность к микроэлементам.

  2. Более быстрый анализ за счет более высокой скорости накопления данных по всему спектру.

  3. Лучшая чувствительность, особенно для элементов с более низким атомным номером.

Высокая чувствительность PIXE при определении микроэлементов обусловлена ​​более низким фоном тормозного излучения, который является результатом замедления вытесненных электронов по сравнению с электронным возбуждением и отсутствием фонового континуума по сравнению с анализом XRF.Возрастающая потребность в элементном анализе очень маленьких проб (0,1–1 мг), например, в аэрозольных фильтрах, сделала PIXE широко признанным ценным аналитическим инструментом [5]. Образцы (или материалы), элементный состав которых можно определить с помощью метода PIXE, включают масла и топливо, пластмассы, каучуки, текстиль, фармацевтические продукты, продукты питания, косметику, удобрения, минералы, руды, угли, горные породы и отложения, цементы, керамику. , полимеры, чернила, смолы, бумага, почва, зола, листья, пленки, ткани, судебно-медицинская экспертиза, катализаторы и т. д.[10]. Однако наиболее широко метод PIXE используется для элементного анализа образцов атмосферного аэрозоля, образцов пыли и летучей золы, различных биологических материалов, а также археологических и художественных артефактов. Потребность в небольших ускорителях в исследовательских лабораториях ядерной физики четыре десятилетия назад привела к тому, что PIXE в значительной степени ограничивалась такими лабораториями; он еще не получил широкого распространения в аналитических целях.

2.2. Разработка аналитического метода PIXE

Этот новый аналитический метод, который стал известен под аббревиатурой PIXE, был испытан и применен во многих лабораториях ядерной физики в течение 1970-х годов [5].Развитие PIXE было довольно быстрым. Было несколько причин его быстрого развития; Во-первых, растущий глобальный интерес к вопросам защиты окружающей среды вызвал потребность в эффективных методах элементного анализа для изучения загрязнения воздуха и определения токсичных элементов в окружающей среде и в организме человека. Поскольку PIXE хорошо подходит для определения следовых элементов в матрице легких элементов, он идеально подходит для исследований такого рода. Во-вторых, как следствие первых дней фундаментальных исследований в области ядерной физики, небольшие ускорители стали доступны во многих лабораториях ядерной физики, где они были стандартным оборудованием.Однако вскоре интерес переместился в сторону более высоких энергий, и малые машины устарели с точки зрения ядерной физики. Альтернативой их отмене было использование для исследований в прикладной науке, и PIXE был одним из самых популярных вариантов. Способствующим фактором было то, что не только ускоритель, но и вспомогательное оборудование, такое как детекторы, электроника и компьютерное оборудование, были доступны в большинстве лабораторий, что позволяло проводить испытания осуществимости во многих лабораториях.PIXE способен обнаруживать концентрации элементов до миллионных долей; Однако эта технология все еще относительно нова и не опробована в более широких областях химических исследований.

2.3. Принципы ионно-лучевого анализа (IBA)

PIXE - один из четырех методов ионно-лучевого анализа (IBA). IBA состоит из целых методов исследования материалов, основанных на взаимодействии как на атомном, так и на ядерном уровне между ускоренными заряженными частицами (ионами) и бомбардируемым материалом (образцом) [11].Когда заряженная частица, движущаяся с высокой скоростью, ударяется о материал, может произойти ряд событий. Ион может взаимодействовать с электронами и ядрами атомов материала, замедляется и, возможно, отклоняется от своей начальной траектории. Это может привести к испусканию частиц и / или излучения (рентгеновских и γ-лучей), энергия которых характерна для элементов, составляющих образец.

2.3.1. Методы ионно-лучевого анализа

Спектрометрический анализ различных вторичных излучений приводит к различным методам IBA [5, 11, 12]:

  1. PIXE (рентгеновское излучение, индуцированное частицами) основано на атомной флуоресценции и анализ проводится с помощью характеристических рентгеновских лучей.PIXE хорошо адаптирован для анализа микроэлементов в диапазоне от Na до U.

  2. PIGE (гамма-излучение, индуцированное частицами) основано на ядерной реакции, и анализ выполняется с использованием характеристического гамма-излучения. PIGE особенно полезен для анализа легких элементов, таких как F, и более легких элементов, которые недоступны для PIXE

  3. NRA (анализ ядерных реакций) основан на ядерной реакции, и анализ выполняется с заряженными частицами.NRA продемонстрировало свою полезность при изучении окисления и осаждения углеводородных остатков на металлических поверхностях.

  4. RBS (анализ обратного резерфордовского рассеяния) основан на ядерном рассеянии, и анализ выполняется с помощью заряженных частиц. RBS доказал свою эффективность в идентификации и локализации тонких слоев.

2.4. PIXE анализ

2.4.1. Основные принципы

Когда заряженная частица (протон) движется через материал, она теряет энергию в основном из-за возбуждения электронов в атомах, мимо которых проходит.Электронам во внутренних оболочках атома (преимущественно в оболочках K и L) дается достаточно энергии, чтобы вызвать их выброс, в результате чего атом (ион) становится нестабильным. Электроны из более высоких оболочек в атоме затем «падают», чтобы заполнить вакансии, и при этом испускают избыточную энергию в виде рентгеновских лучей. Энергия этих рентгеновских лучей характерна для элемента и поэтому может использоваться для определения элементного состава. Кроме того, измеряя интенсивность характерных рентгеновских линий, можно определить концентрации почти всех элементов в образце примерно до 1 ppm (частей на миллион).

2.4.2. Подготовка образцов

При анализе PIXE не требуется специальной подготовки образцов, как в случае спектроскопических методов (УФ, ИК). Это сводит к минимуму возможность ошибки в результате подготовки образца. Большинство образцов обычно анализируются в исходном состоянии, например, аэрозольный фильтр, археологические образцы, почва, пепел и биологические образцы. Однако очень важно, чтобы площадь / объем образца, облучаемого пучком (обычно круглая область диаметром 1–10 мм), была репрезентативной для всего образца.Метод PIXE исследует только верхние 10–50 мкм образца (в зависимости от материала, энергии падающего луча и, что наиболее важно, от энергии характеристического рентгеновского излучения), поэтому, если образец неоднороден, как и В случае с некоторыми керамическими и геологическими образцами рекомендуется измельчить образец до мелкого порошка (с размером частиц менее 1–2 мкм), тщательно смешать его с 20% углеродным порошком аналитической чистоты и спрессовать в таблетки. Образцы для анализа PIXE могут быть в форме твердых частиц, жидкостей, аэрозольных фильтров и тонких мембран.С образцами, которые обычно бывают разных форм, обращаются по-разному, подробности которых описаны ниже [10].

Твердые материалы , такие как пластмассы, бумага или металлы, анализируются в том виде, в каком они были получены, в то время как материалы в порошкообразной форме, такие как летучая зола, активированный уголь, катализаторы и продукты коррозии, сначала измельчаются для уменьшения размера частиц примерно до 200 меш или ниже и прессовали в гранулы перед анализом.

Жидкие образцы , такие как масла, техническая вода и растворы, анализируются с использованием пластиковой чашки емкостью 8 или 3 мл с отметкой 0.Окно с передней поверхностью из каптона толщиной 3 мил и может быть проанализировано в том виде, в каком оно получено этим методом без изменений. Однако для некоторых жидкостей с высокой едкостью или высокой кислотностью может потребоваться предварительное разбавление или нейтрализация перед анализом.

Образцы аэрозольных фильтров и тонкопленочных мембран готовятся на чистом столе, а среда сразу же переносится в целевую камеру для анализа, чтобы исключить вероятность загрязнения образца. Подготовка образца осуществляется путем простого помещения фильтров или мембран по мере их поступления в защелкивающиеся пластиковые держатели, которые затем помещаются в карусель для образцов.Поскольку постоянный монтаж не используется, образцы могут быть возвращены клиентам в целости и сохранности по запросу для архивирования или дальнейшего анализа.

2,5. Установка для анализа ионных пучков (IBA) CERD (ускорительная комната)

Центр энергетических исследований и разработок (CERD) Университета Обафеми Аволово, Иль-Ифе, Нигерия, приобрел ускоритель Tandem Pelletron на 1,7 МэВ несколько лет назад. Это первая установка для ионного пучка в Нигерии и единственная в субрегионе Западной Африки [11]. Эта установка дала возможность CERD применить методы ионно-лучевого анализа в лаборатории ускорителя, в частности, рентгеновское излучение, индуцированное частицами (PIXE), спектроскопию обратного рассеяния Резерфорда (RBS), индуцированное частицами гамма-излучение (PIGE), и анализ обнаружения упругой отдачи (ERDA).Однако в этой главе основное внимание уделяется только PIXE, поскольку он основан на теории рентгеновского излучения, что делает его рентгеновским методом, который можно использовать при анализе материалов.

Установка ионно-лучевого анализа (IBA), обычно известная как комната ускорителя, представлена ​​на рисунке 2. Основными компонентами установки являются ускоритель, конечная станция и детектор [5, 11, 12].

Рис. 2.

Общий вид установки ионно-лучевого анализа (IBA) в Центре энергетических исследований и разработок (CERD), Университет Обафеми Аволово, Иле-Ифе, Нигерия (Источник: [11, 13]).

2.5.1. Ускоритель

Центр IBA представляет собой ускоритель Tandem Pelletron, модель 5SDH, построенный Национальной электростатической корпорацией (NEC), США. Он оснащен ионным источником RF-перезарядки (Alphatross) для подачи как протонов, так и ионов гелия [12]. Пучок положительных ионов извлекается из плазмы в источнике ВЧ и ускоряется при 4,6 кэВ для протонов (6 кэВ для альфа) в ячейку перезарядки, где часть (1-2%) преобразуется в отрицательные ионы с помощью паров рубидия. .Эти отрицательные ионы извлекаются и затем ускоряются до желаемой энергии с помощью ускорителя Tandem Pelletron, который имеет максимальное выходное напряжение 1,7 МВ [11]. На терминале, в центре ускорителя, азотный десорбирующий газ преобразует отрицательные ионы в положительные ионы, и они проходят вторую стадию ускорения. Таким образом, ускоритель может доставлять пучок протонов с энергией 0,6–3,4 МэВ или альфа-пучок с энергией до 5,1 МэВ. Бак ускорителя заполнен изолирующим газом SF 6 под давлением 80 фунтов на квадратный дюйм.Два сверхвысоковакуумных турбомолекулярных насоса, рассчитанных на 300 л / с, один на конце с низкой энергией (LE), а другой на конце с высокой энергией (HE) ускорителя, поддерживают сверхвысокий вакуум, который может достигать 2 × 10 8 Торр внутри в ускорительной трубке и ~ 10 −7 Торр в удлинении пучка [5, 11]. Управление ускорителем облегчается компьютеризированной панелью управления с цифровым и аналоговым дисплеями. Ускоритель рассчитан на пять линий пучка, но используется только PIXE.Используемая линия луча (+ 15 °) оборудована многоцелевой конечной станцией для анализа IBA широкого луча.

2.5.2. Конечная станция

Общий вид конечной станции в CERD показан на рисунке 3. Конечная станция была спроектирована и построена Группой исследования материалов (MRG) в iThemba Labs, Западный Соммерсет, Южная Африка [11].

Рис. 3.

Общий вид конечной станции IBA в CERD, OAU, Ife, Нигерия, показывающий четыре порта и окно для детекторов RBS, PIXE, ERDA и PIGE (Источник: [13]).

Конечная станция состоит из алюминиевой камеры диаметром около 150 см и высотой 180 см. На высоте 90 см камера имеет четыре порта и окно. Порт 1 под углом 165 ° предназначен для детектора RBS, порт 2 под углом 135 ° - для детектора PIXE, порт 3 под углом 30 ° - для детектора ERDA, окно под углом 0 ° предназначено для наблюдения за положением и размером луча, а порт 4 при 225 ° - для PIGE [5, 11]. В камере имеется лестница для образцов, на которую можно поместить одиннадцать образцов диаметром 13 мм. В камере есть лестница для проб, на которую можно поместить 11 проб.Конечная станция оснащена турбонасосом и регулируемым коллиматором танталового пучка (диаметром 1, 2, 4 и 8 мм) для регулирования размера пучка и величины изоляции.

2.5.3. Детектор

Детектор PIXE представляет собой канберрский Si (Li) детектор (модель ESLX30-150) с активной площадью 30 мм 2 , окном из Be толщиной 25 мм и разрешением по энергии на полувысоте 150 эВ при 5,9 кэВ [11] . Перед детектором PIXE имеется колесо для установки восьми различных поглотителей (четыре из них установлены) для отсечения пиков низкой энергии, если это необходимо, и / или уменьшения скорости счета элементов с низким Z.Программное обеспечение Canberra Genie 2000 (3.1) используется для одновременного сбора данных PIXE и RBS. GUPIXWIN - это компьютерный код, используемый для анализа данных PIXE.

2.6. Спектральные результаты PIXE

Спектры PIXE генерируются в частях на миллион из-за чувствительности метода. Спектр PIXE золы рисовой шелухи, нагретой до температуры горения 600 ° C и продолжительности 5 ч, представлен на рисунке 4 в качестве примера [13]. Соответствующие значения концентраций (ppm) элементов на рисунке 4, определенные с помощью компьютерного программного обеспечения, представлены в таблице 1.

Рис. 4.

PIXE-спектр золы рисовой шелухи, полученной нагреванием рисовой шелухи при 600 ° C в течение 5 часов. (Источник: [14]).

Типичный спектр PIXE состоит из [11]:

  1. Характерные рентгеновские линии

  2. Фон

  3. Артефакты спектра

Энергетический спектр рентгеновского излучения состоит из непрерывного фона вместе с характерные рентгеновские линии атомов, присутствующих в образце. Рентгеновское излучение обнаруживается с помощью Si (Li) детектора, а импульсы от детектора усиливаются и, наконец, регистрируются анализатором амплитуды импульсов.Поскольку спектр PIXE обычно довольно сложен, с множеством пиков, некоторые из которых перекрываются, для его деконволюции используется компьютер [5]. Вычисляется количество импульсов в каждом пике, которое является мерой концентрации соответствующего элемента в образце.

2.6.1. Программное обеспечение для анализа PIXAN-PIXE

PIXAN, программное обеспечение, используемое для анализа PIXE, охватывает следующие области [11]:

  1. Спектральный анализ - определение площадей пиков.

  2. Оценка концентраций элементов по площадям пиков; тонкая цель, толстая цель.

  3. Калибровка системы по стандартам.

PIXAN состоит из пяти исполняемых программ.

2.6.2. Расчет конечных концентраций

Для тонких образцов, например фильтров: Conc (мкг / см 2 ) = PEAK AREATHIN

Для толстых образцов, например, твердых: Conc (мг / кг) = PEAK AREAYIELD

Примечание: Спектр элементного состава золы рисовой шелухи показывает преобладание кремния (присутствующего в форме диоксида кремния) в золе, что видно по высоте пика.Другими элементами, присутствующими в небольших количествах, являются K, Ca, Mn, Fe, а Ti и Zn присутствуют в незначительных количествах. С помощью программного обеспечения PIXAN расчеты концентраций элементов, представленных в спектре, были переведены в числа в частях на миллион, как показано в таблице 1.

9030 9,6 (ppm) элементов в золе рисовой шелухи, полученной нагреванием рисовой шелухи при 600 ° C в течение 5 ч [14].

2.6.3. Преобразование значений концентрации элементов из частей на миллион (ppm) в проценты

Для практических целей часто бывает необходимо преобразовать значения концентрации PIXE из ppm в% концентрации.Этот расчет выполняется следующим образом [13–16]:

1ppm = 11,000,000E3

In% = 11,000,000 × 100 = 110,000E4

Для преобразования XppmtoX% = Xppm10,000E5

Пример: Если элемент имеет значение концентрации 1354 ppm, его концентрация в% составляет 0,1354%.

2.6.4. Преобразование значений концентрации элементов (в ppm) в их оксиды в процентах

Анализ PIXE дает концентрацию элементов в частях на миллион (ppm). Однако, если образцы находятся в форме золы, это означает, что присутствующие элементы находятся в форме оксидов.Чтобы преобразовать концентрацию элементов, выраженную в миллионных долях, в их оксиды (также в миллионных долях), первая делится на коэффициент преобразования, который получается из отношения элемента к его оксиду следующим образом [13-15]:

Оксид элемента в миллионных долях = концентрация элемента в миллионных долях Коэффициент преобразования E6

Однако, чтобы преобразовать концентрацию из миллионных долей в процент (%), полученное выше значение делится на 10 000. Например, для преобразования Mg со значением концентрации 4164,5 ppm в MgO (в%)

Концентрация MgO (%) = 4164.5 ppm0,6031 × 110000, где 0,6031 - коэффициент преобразования = 6905,1610000 = 0,6905% MgO.E7

Коэффициент преобразования получается из отношения атомных масс чистых элементов к их оксидам. Таким образом, отношение атомной массы Mg к MgO = 24,3140,31, что дает значение 0,6031.

3. Метод рентгеновской дифракции

3.1. Рентгеновская дифракция

Наиболее часто используемым устройством для генерации рентгеновских лучей является рентгеновская трубка, которая состоит из катода, испускающего электроны, и анода (мишени).Когда электроны с катода ускоряются высоким напряжением и бомбардируют металлическую мишень, обычно тяжелый металл, такой как медь или молибден, генерируются рентгеновские лучи. Когда рентгеновские лучи облучают образец материала в цилиндрической или гранулированной форме, происходит рассеяние. Характер рассеяния рентгеновских лучей образцом определяется морфологией (степенью кристалличности и аморфности) образца и может быть когерентным или некогерентным . При когерентном рассеянии, также известном как дифракция рентгеновских лучей , нет изменения длины волны или фазы между падающими и рассеянными лучами [17].Кристаллические образцы вызывают когерентное рассеяние, в то время как аморфные и полукристаллические образцы вызывают некогерентное рассеяние, также известное как диффузное рассеяние, при котором наблюдается изменение как длины волны, так и фазы. Каждое кристаллическое вещество рассеивает рентгеновские лучи по своей уникальной дифракционной картине из-за различий в планарных расстояниях между кристаллами. Картина дифракции кристаллических материалов состоит из серии концентрических конусов, возникающих в результате рассеяния на плоскостях кристалла. По мере увеличения степени кристалличности кольца становятся более четкими.Следовательно, для преимущественно аморфных материалов картина дифракции рентгеновских лучей является диффузной и наблюдается ореол (характеризующийся темной заштрихованной частью в центре). Большой объем информации о морфологии и структуре материала можно получить из визуального осмотра и математической интерпретации картины и интенсивности рассеянного излучения, такой как степень кристалличности, размеры кристаллических доменов, расстояния и углы связи, а также тип конформаций в кристаллических областях.В случае механического разрушения материала морфология может включать переход от высокой степени кристалличности к более низкой степени или даже к аморфности, что будет очевидно на дифрактограммах рентгеновских лучей материала до и после разрушения.

3.2. Дифракция рентгеновских лучей как аналитический метод

Дифракция рентгеновских лучей (XRD) - это универсальный неразрушающий аналитический метод для идентификации и количественного определения различных кристаллических форм, известных как «фазы» соединений, присутствующих в порошкообразных и твердых образцах. [8].Рентгеновская дифракция основана на конструктивной интерференции монохроматических рентгеновских лучей и кристаллического образца. Идентификация достигается путем сравнения картины дифракции рентгеновских лучей или «дифрактограммы», полученной от неизвестного образца, с международно признанной базой данных, содержащей эталонные картины для более чем 70 000 фаз [8]. Наиболее часто используемые методы XRD включают использование монокристаллов, но методы порошковой дифракции также используются, особенно для исследования твердых тел с бесконечной структурой решетки [18].Рентгеновские лучи выбраны для этих методов, потому что они имеют длины волн того же порядка величины, что и типичные межатомные расстояния в кристаллических твердых телах [19]. Следовательно, дифракция наблюдается, когда рентгеновские лучи взаимодействуют с массивом атомов в твердом теле. Процесс включает генерацию рентгеновских лучей электронно-лучевой трубкой, фильтрацию для получения монохроматического излучения и коллимацию для концентрации лучей перед их направлением на образец [3, 4]. Взаимодействие падающих рентгеновских лучей с образцом создает конструктивную интерференцию, когда условия удовлетворяют закону Брэгга.Современные дифрактометрические системы с компьютерным управлением используют автоматические процедуры для измерения, записи и интерпретации уникальных дифрактограмм, полученных от отдельных компонентов даже в очень сложных смесях.

Результатом измерения XRD является дифрактограмма , показывающая: (i) присутствующие фазы (положения пиков), (ii) концентрации фаз (высоты пиков), (iii) аморфное содержание (фоновый выступ) и (iv) кристаллиты. размер / деформация (ширина пика) [8]. Ширина пиков в конкретной фазовой структуре указывает на средний размер кристаллитов.Крупные кристаллиты вызывают появление острых пиков, а ширина пика увеличивается по мере уменьшения размера кристаллитов. XRD также можно использовать для измерения текстуры образца, напряжения в образце и для анализа тонких пленок.

Кристаллическая решетка имеет регулярную структуру с трехмерным распределением атомов в пространстве, например кубическую, ромбическую. Атомы расположены таким образом, что они образуют серию параллельных плоскостей, отделенных друг от друга расстоянием d, которое зависит от природы материала.[8]. Для любого кристалла плоскости существуют в различных ориентациях, каждая со своим специфическим d-расстоянием. Дефекты кристаллической решетки твердых тел имеют важное, а иногда и доминирующее влияние на механические, электрические и оптические свойства твердых материалов [19]. Метод XRD может использоваться для получения информации о дефектах и ​​несовершенствах кристаллической решетки твердых тел, которые могут быть естественными или возникшими в результате поломки.

XRD полезен при анализе широкого спектра материалов, от порошков и тонких пленок до наноматериалов и твердых объектов.В порошках химические фазы идентифицируются как качественно, так и количественно. Дифракция рентгеновских лучей с высоким разрешением позволяет выявить такие параметры слоя, как состав, толщина, шероховатость и плотность в тонких полупроводниковых пленках.

3.3. Дифракция и закон Брэгга

Дифракция - это волновое явление, при котором наблюдается явный изгиб и распространение волн при встрече с препятствием. Дифракция происходит с электромагнитными волнами, такими как световые и радиоволны, а также со звуковыми волнами и волнами воды.Дифракция света возникает из-за того, что свет огибает край объекта. Чтобы понять дифракцию, мы должны рассмотреть, что происходит, когда волна взаимодействует с отдельной частицей. Частица рассеивает падающий луч равномерно во всех направлениях. Если луч падает на твердый кристаллический материал, рассеянные лучи могут складываться в нескольких направлениях и усиливать друг друга, давая дифрагированные лучи. Изучая дифракционную картину падающего на кристалл пучка излучения, можно определить структуру кристалла.Как свет преломляется решеткой, так и луч излучения проходит только в определенном направлении. Измерения направлений дифракции и соответствующих интенсивностей дают информацию о кристаллической структуре, ответственной за дифракцию.

3.3.1. Уравнение закона Брэгга

Закон Брэгга гласит, что когда монохроматический и когерентный (синфазный) пучок рентгеновских лучей падает на поверхность кристалла под углом θ, происходит рассеяние; конструктивная интерференция рассеянных лучей также происходит под углом θ к плоскостям, если разность длин пути (межплоскостная) d равна целому числу длин волн n.Углы кристалла и детектора можно изменять, чтобы можно было измерить конкретную длину волны. Эффективность рассеяния зависит от количества и распределения электронов в узлах решетки, что определяется структурой молекул, занимающих узлы решетки. Путем изменения угла θ условия закона Брэгга удовлетворяются за счет различных d-расстояний в поликристаллических материалах.

Таким образом, процесс дифракции происходит при выполнении условия закона Брэгга [18].Математически это выражается как:

nλ = 2dsinθE8

, где λ - длина волны падающего рентгеновского излучения, d - межплоскостное расстояние, θ - угол падения рентгеновского излучения, а n - целое число.

Это означает, что две волны, изначально находящиеся в фазе, должны оставаться в фазе, поскольку они рассеиваются. Это соотношение между длиной волны λ падающего рентгеновского излучения и расстоянием между решетками d кристалла соответствует закону Брэгга и является основой метода дифракции рентгеновских лучей [4] (рис. 5).Межплоскостное расстояние кристаллической решетки определяет углы, при которых возникает сильная дифракция рентгеновских лучей. Эти межплоскостные промежутки (также называемые промежутками решетки) являются неотъемлемой характеристикой кристалла, поскольку они определяются размером и расположением его атомов. Каждое кристаллическое соединение имеет свой набор межплоскостных расстояний и, таким образом, свой собственный характерный набор углов дифракции рентгеновских лучей, которые, как отпечаток пальца, можно использовать для идентификации вещества [19], как показано на рисунке 5.

Рис. 5.

Дифракция: закон Брэгга [8].

3.4. Установка для рентгеновского дифрактометра

Рентгеновский дифрактометр обычно состоит из источника рентгеновских лучей, крепления для кристалла, поворотных столов, позволяющих изменять углы падающего рентгеновского луча и поверхности кристалла, щели устройство, монохроматор и детектор рентгеновского излучения [8, 18–20]. Схема рентгеновского дифрактометра показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Установка рентгеновского дифрактометра

(Источник: PANalytical, аналитическая рентгеновская компания [8]).

Напряжения и предпочтительная ориентация могут быть определены в широком диапазоне твердых объектов и инженерных компонентов. Многие исследователи в промышленных и научных лабораториях полагаются на дифракцию рентгеновских лучей как на инструмент для разработки новых материалов или повышения скорости и эффективности производственных процессов. Полностью автоматизированный рентгеноструктурный анализ на объектах горнодобывающей промышленности и производства строительных материалов позволяет создавать более экономичные решения для управления производством. Инновации в XRD внимательно следят за исследованиями в области новых материалов, таких как полупроводниковые технологии и фармацевтические исследования.XRD дает ответы на многие аналитические вопросы, связанные со структурой образцов материалов, что делает его полезным инструментом при анализе разрушения материалов.

4. Заключение

Этот обзор показал, что большой объем информации можно получить с высокой точностью при использовании рентгеновских методов при анализе материалов. Анализ методом XRD предоставляет информацию для идентификации и количественного определения различных кристаллических форм материала, поэтому он полезен при обнаружении морфологических изменений, которые произошли в материале после разрушения, если структура кристаллической решетки была нарушена.И XRF, и PIXE полезны для определения элементарных компонентов материала и их концентраций. Однако PIXE, мощный высокотехнологичный аналитический инструмент, предпочтительнее XRF из-за его более высокой чувствительности к микроэлементам и элементам с более низким атомным номером, а также более быстрого анализа. Однако, если требуется анализ на месте, как это иногда бывает при полевых работах, предпочтительнее использовать спектрометры EDXRF и WDXRF из-за преимущества портативности.

Что такое XRF? - Amptek - Детекторы рентгеновского излучения и электроника

Когда первичный источник возбуждения рентгеновского излучения от рентгеновской трубки или радиоактивного источника попадает на образец, рентгеновское излучение может либо поглощаться атомом, либо рассеиваться через материал.Процесс, при котором рентгеновское излучение поглощается атомом, передавая всю свою энергию внутреннему электрону, называется «фотоэлектрическим эффектом». Во время этого процесса, если первичный рентгеновский луч имел достаточную энергию, электроны выбрасываются из внутренних оболочек, создавая вакансии. Эти вакансии представляют собой нестабильное состояние для атома. Когда атом возвращается в свое стабильное состояние, электроны из внешних оболочек переносятся на внутренние оболочки и при этом испускают характерное рентгеновское излучение, энергия которого является разностью между двумя энергиями связи соответствующих оболочек.Поскольку каждый элемент имеет уникальный набор уровней энергии, каждый элемент производит рентгеновские лучи с уникальным набором энергий, что позволяет неразрушающим образом измерить элементный состав образца; измерение обычно выполняется с помощью твердотельного детектора, обычно называемого Si-PIN, SDD или CdTe. Процесс излучения характеристических рентгеновских лучей называется «рентгеновской флуоресценцией» или XRF. Анализ с использованием рентгеновской флуоресценции называется «рентгеновской флуоресцентной спектроскопией». В большинстве случаев самые внутренние оболочки K и L. участвуют в обнаружении XRF.Типичный спектр рентгеновского излучения облучаемого образца будет отображать несколько пиков разной интенсивности после обработки сигналов с помощью цифрового импульсного процессора.

Спектр получен с использованием Amptek XR-100CR 25 мм 2 Рентгеновский детектор x 500 мкм, а также цифровой импульсный процессор PX5 и источник питания.

Характерные рентгеновские лучи обозначены буквами K, L, M или N для обозначения раковин, из которых они исходили. Другое обозначение альфа (а), бета (б) или гамма (г) сделано для обозначения рентгеновских лучей, которые происходят от переходов электронов из более высоких оболочек.Следовательно, рентгеновское излучение Ka создается при переходе электрона из L в оболочку K, а рентгеновское излучение Kb создается при переходе электрона из оболочки M в оболочку K и т. Д. Оболочки имеют несколько орбит электронов с большей и меньшей энергией связи, дальнейшее обозначение сделано как a1, a2 или b1, b2 и т. д. для обозначения переходов электронов с этих орбит в ту же нижнюю оболочку.

Метод XRF широко используется для измерения элементного состава материалов.Поскольку этот метод является быстрым и неразрушающим для образца, это метод выбора для полевых применений и промышленного производства для контроля материалов. В зависимости от области применения XRF может быть получен с использованием не только рентгеновских лучей, но и других источников первичного возбуждения, таких как альфа-частицы, протоны или пучки электронов высокой энергии.

Иногда, когда атом возвращается в свое стабильное состояние, вместо излучения характерного рентгеновского излучения он передает энергию возбуждения непосредственно одному из внешних электронов, вызывая его выброс из атома.Выброшенный электрон называется «оже-электроном». Этот процесс конкурирует с XRF. Оже-электроны более вероятны в элементах с низким Z, чем в элементах с высоким Z.

Пример процесса рентгеновской флуоресценции: атом титана (Ti = 22)

1) Электрон в K-оболочке выбрасывается из атома рентгеновским излучением внешнего первичного возбуждения, создавая вакансию.

Линии К

2) Электрон из L- или M-оболочки «прыгает внутрь» и заполняет вакансию.При этом он излучает характерное рентгеновское излучение, уникальное для этого элемента, и, в свою очередь, создает вакансию в L- или M-оболочке.

Линия линии

3) Когда вакансия создается в L-оболочке либо рентгеновским излучением первичного возбуждения, либо предыдущим событием, электрон из M- или N-оболочки «прыгает внутрь» и занимает вакансию. В этом процессе он излучает характерное рентгеновское излучение, уникальное для этого элемента, и, в свою очередь, создает вакансию в оболочке M или N.

«Оже» Электрон

Энергия возбуждения от внутреннего атома передается одному из внешних электронов, вызывая его выброс из атома.

Рентгеновская флуоресцентная спектроскопия в формате PDF (56k).

Спросите цену на наши компоненты XRF

Для получения дополнительной информации см .:
Amptek Introduction to XRF

X-Ray Generation

X-RAY GENERATION

Прочитав этот раздел, вы сможете сделать следующее :

  • Определите три элемента, необходимые для генерации рентгеновских лучей.
  • Объясните, какую роль электроны играют в создании рентгеновских лучей.

До сих пор наше обсуждение в основном было сосредоточено на радиоактивных элементах, структуре атома и явлении радиоактивности. Как упоминалось ранее, другим обычно используемым типом излучения является рентгеновское излучение. Поскольку гамма-излучение является одним из продуктов ядерного распада радиоактивных элементов, рентгеновские лучи производятся в высоковольтных электронных лампах. Вы помните из раздела истории, что W.C. Рентген открыл рентгеновские лучи в конце 1800-х годов, работая с катодной трубкой в ​​своей лаборатории.Рентгеновские лучи могут быть произведены в виде частиц энергии, называемых фотонами, как и свет.

Как сделать рентгеновский снимок?

Чтобы генерировать рентгеновские лучи, нам нужны три вещи. Нам нужен источник электронов, средство для ускорения электронов на высоких скоростях и материал мишени, чтобы воспринимать воздействие электронов и взаимодействовать с ними.

Зачем нам электроны, чтобы производить рентгеновские лучи?

Рентгеновские лучи образуются, когда свободные электроны отдают часть своей энергии при взаимодействии с орбитальными электронами или ядром атома.Энергия, отдаваемая электроном во время этого взаимодействия, проявляется как электромагнитная энергия, известная как рентгеновское излучение. Есть два разных атомных процесса, которые могут производить рентгеновские фотоны. Одно называется тормозным излучением, а другое - излучением K-оболочки. Рентгеновские лучи, производимые Bremsstrahlung, наиболее полезны для медицинских и промышленных применений.

  • Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать о феномене генерации рентгеновских лучей, называемом тормозным излучением:

Обзор:

  1. Три вещи, необходимые для создания рентгеновских лучей, - это источник электронов, средство ускорения электронов до высоких скоростей и цель, с которой ускоренный электрон может взаимодействовать.
  2. Рентгеновские лучи образуются, когда свободные электроны вызывают высвобождение энергии при взаимодействии с атомными частицами в мишени.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Элемент (символ) Концентрация (ppm) Статистическая ошибка (ppm)
Mg 3344,4 245.48
Al 258.9 22.39
Si 358368.2 430.04
P 7995.4
279,9 56,85
K 2008,3 40,97
Ca 909,3 18,46
Ti 76.5 8,34
Mn 222,4 10,52
Fe 696,2 16,78
Zn 9,6 4