=======

Рентгеновский флуоресцентный анализ создавался для экспрессного определения элементов в образцах, подготовка которых для других видов элементного анализа связана с длительным или многостадийным переводом вещества пробы в раствор. Это в первую очередь силикатные образцы: руды, породы, концентраты, огнеупорные материалы, стекла, цементы и т.п., а также металлы и сплавы на их основе.

Дальнейшее развитие техники для проведения рентгеновского флуоресцентного анализа - рентгеновских флуоресцентных спектрометров - привело к использованию их для проведения элементных определений в самых различных отраслях промышленности, в экологии, медицине, экспертизе для получения экспрессных результатов с минимальными затратами времени на подготовку образцов к анализу.

ООО «НПО Спектрон» разрабатывает и в течение более двадцати лет серийно выпускает малогабаритные сканирующие рентгенофлуоресцентные волнодисперсионные спектрометры серии «Спектроскан», которые могут быть использованы как аналитические приборы везде, где необходимо быстро качественного или количественно определить элементный (химический) состав вещества.

Исследуемые образцы могут быть твердыми (сплавы, прессованные из порошков таблетки, стекла), жидкими или порошкообразными насыпными. Возможно также определение состава осадков, выделенных на тонких фильтрах из водных и спиртовых растворов или из воздуха.

В зависимости от способа получения, обработки и отображения информации об объекте, а также от преследуемой цели, рентгеновский флуоресцентный анализ подразделяется на два основных направления - качественный анализ и количественный анализ.

Качественный анализ

Цель качественного анализа - определить наличие или отсутствие тех или иных химических элементов в образце без каких-либо количественных оценок (разве что на уровне «много» или «мало»). Достигается это при сканировании по длинам волн (непрерывно или дискретно, с заданным шагом) с записью интенсивности излучения в каждый момент сканирования и с одновременным графическим отображением. В результате, на экране компьютера появляется рисунок снятого спектра в виде графика, где по одной оси отложена шкала длин волн, а по другой - интенсивность излучения. Однозначное соответствие между длиной волны линии флуоресценции и атомным номером элемента, которому эта линия принадлежит, позволяют определять перечень элементов, составляющих исследуемую пробу, т.е. проводить качественный анализ. Используя качественный анализ можно определить принадлежность частицы монолитному объекту или виду материала, а также проводить оценку наличия привнесений химических элементов в зонах повреждения при различных видах травм и патологических состояний.

Оценка наличия привнесений в зонах повреждения

Для определения наличия следов химических элементов разработаны «Методические рекомендации. Оценка наличия привнесений химических элементов, определённых рентгенофлуоресцентным методом в зонах повреждения при различных видах травм и патологических состояний». Данные методические рекомендации (МР) позволяют сравнить анализируемый образец с холостой пробой и с желаемой вероятностью установить присутствует ли привнесение. Могут быть использованы для определения следов металлов на коже и элементах одежды при ранах, нанесенных холодным и огнестрельным оружием, а также при поражении электрическим током.

Определение принадлежности частицы монолитному объекту

Как образец возьмем стекло. Существуют множество видов стекла: оконное, бутылочное, автомобильное, хрусталь и др. Если провести качественный анализ стеклянной крошки, наложить его на качественный анализ монолитного объекта и обработать результат, можно увидеть, принадлежат ли эти спектры одному виду стекла. Кроме этого некоторые виды стекла содержат элементы, отсутствующие в других.

Для идентификации таких стекол достаточно выявить этот элемент на спектре. Для тех элементов, которые встречаются во многих видах стекол (кальций, железо) стоит обращать внимание на соотношение интенсивностей этих элементов, поскольку в таких же соотношениях будут находиться и содержания элементов. Аналогично решают задачи соответствия лакокрасочного фрагмента, например, покрытию автомобиля или определения микропримесей взрывчатого вещества для идентификации завода-изготовителя.

Количественный анализ

Количественный анализ служит для точной количественной оценки состава пробы. Все виды количественного анализа основаны на том, что существует функциональная зависимость между измеренной интенсивностью аналитической линии и концентрацией соответствующего элемента в образце. Если измерить несколько образцов с известной концентрацией (т.н. эталонных образцов), можно для каждого анализируемого элемента найти указанную зависимость. В простейшем случае это линейное уравнение, и, соответственно - линейный график. Однако существует множество факторов, вносящих нелинейности. К основным таким факторам можно отнести межэлементные влияния и эффекты матрицы. Из сказанного ясно, что при составлении градуировочного уравнения не обойтись без учета взаимного влияния элементов и для добротного учета необходимо иметь такой набор эталонных образцов, в которых были бы представлены все участвующие в уравнении элементы во всем диапазоне их концентраций, причем в максимально возможном числе их сочетаний. После этого можно, измерив интенсивности линий всех элементов, входящих в состав образцов, подставить их в систему градуировочных уравнений. Программное обеспечение для спектрометров серии «Спектроскан» позволяет делать это автоматически и реализует несколько типов уравнений концентрации, пригодных для большинства аналитических задач.

Для спектрометров серии «Спектроскан» также разработана программа количественного безэталонного анализа веществ (ПО «Метод Фундаментальных Параметров»). Программа позволяет работать в режиме расчета содержания элементов в сплаве методом фундаментальных параметров без эталонов, либо с одним эталонным образцом. Погрешность анализа в 2-3 раза превышает нормируемую ГОСТом погрешность, но зато он позволяет избежать длительной процедуры подбора стандартных образцов и градуирования спектрометра. Объект, размеры которого не менее 2 мм2, помещают в кювету, измеряют, после чего программа рассчитывает содержания элементов. Использование электронного марочника позволяет определить марку сплава. Необходимо отметить одну важную особенность этого вида анализа - он позволяет анализировать вещества, имеющие неплоскую поверхность - ювелирные изделия, стружку, сетки и т.п. В программе безэталонного анализа возможно определение элементного состава костных и других тканей, анализ специальных сплавов и материалов, применяемых в медицине, в том числе в стоматологии. Зачастую, в судебной и искусствоведческой экспертизах разрушение объекта анализа недопустимо, а его габаритные размеры не позволяют поместить его в пробозагрузочное устройство. В таких случаях определение состава сплава можно осуществлять из проб, отобранных на шлифовальную шкурку. Для этих целей разработана и аттестована «Методика выполнения измерений массовой доли титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля и вольфрама в высоколегированных хромоникелевых сталях методом отбора проб на шлифовальные шкурки и рентгенофлуоресцентного анализа на рентгеновском спектрометре «Спектроскан МАКС - G» М-049-ШС/2007, свидетельство об аттестации № 242/106-07. Аналогично определяют составы ювелирных сплавов.