19.12.2014 r.
Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych
Rentgenowska spektrometria fluorescencyjna (XRF)
1. Wstęp teoretyczny:
W spektrometrii XRF promieniowanie rentgenowskie o odpowiedniej energii padając na próbkę
powoduje emisję wtórnego promieniowania - zjawisko to nazywamy fluorescencją, a promieniowanie
fluorescencyjnym. Długość emitowanej fali jest charakterystyczna dla pierwiastka, który został wzbudzony,
co stanowi podstawę analizy jakościowej. Istotny wpływ na analizę mają warunki pomiarowe, które
stosujemy w zależności od rodzaju pierwiastków zawartych w próbce. Oznaczanie pierwiastków lekkich
i ciężkich wiąże się z zastosowaniem odpowiedniej atmosfery, ustawieniem właściwego poziomu natężenia
promieniowania rentgenowskiego i napięcia, użyciem (bądz
nie) filtra promieniowania oraz doborem lampy
rentgenowskiej z odpowiedniÄ… anodÄ….
Pierwiastki lekkie bardzo dobrze wzbudza do fluorescencji lampa z anodÄ… chromowÄ…, pierwiastki
ciężkie lampa z anodą molibdenową. Lampa z anodą rodową emituje linie w zakresie zarówno
krótkofalowym, jak i długofalowym, dlatego doskonale wzbudza do fluorescencji pierwiastki lekkie
i ciężkie.
W przypadku pierwiastków lekkich stosuje się atmosferę helu, ponieważ hel bardzo słabo absorbuje
promieniowanie tych pierwiastków oraz maksymalne natężenie promieniowania i odpowiednio niskie
napięcie. W atmosferze helu zdecydowanie lepiej widoczny jest pik krzemu oraz piki fosforu i glinu. Analiza
pierwiastków lekkich w helu jest wykonywana bez konieczności użycia filtra.
Oznaczanie pierwiastków ciężkich wiąże się z zastosowaniem powietrza, filtra promieniowania oraz
ustaleniem maksymalnego napięcia i małego natężenia promieniowania rentgenowskiego.
2. Opracowanie uzyskanych wyników:
a) Analiza ilościowa bezwzorcowa z wykorzystaniem metody parametrów fundamentalnych dla stali
wysokostopowej D  846. PoczÄ…tkowo analizÄ™ wykonuje siÄ™ w atmosferze powietrza z wykorzystaniem filtra
aluminiowego, napięcie początkowe wynosi 30 kV. Od napięcia wynoszącego 12 kV analizę wykonuje się
w atmosferze helu. Przy napięciu równym 5 kV wykorzystuje się maksymalne natężenie promieniowania
rentgenowskiego (pomaga to oznaczyć pierwiastki lekkie  od sodu).
Pierwiastek Zawartość Zawartość Zawartość Zawartość
certyfikowana pierwiastka  analiza pierwiastka  analiza pierwiastka 
[%] bez normalizacji z normalizacjÄ… do analiza z bilansem
wyników [%] 100% [%] [%]
Al niecertyfikowany 0,275 0,269 0,275
Si 1,19 1,151 1,127 1,15
Ti 0,34 0,352 0,343 0,352
V niecertyfikowany 0,01449 0,0149 0,0145
Cr 18,35 19,443 19,32 19,563
Mn 0,53 0,72 0,705 0,724
Ni 9,11 9,163 8,970 9,135
Cu 0,19 0,233 0,228 0,232
Nb 0,6 0,571 0,559 0,571
Mo 0,43 0,4 0,391 0,4
Fe 69,17 69,833 68,36 67,583
Rachunek błędów:
|´x|= |"x/xo| * 100% = |(x  xo)/xo| * 100%
gdzie:
´x  bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny
"x  błąd bezwzględny
xo  wartość certyfikowana
x  wartość zmierzona
Pierwiastek Zawartość Zawartość Błąd względny Błąd bezwzględny
certyfikowana pierwiastka  analiza [%] [%]
[%] bez normalizacji
wyników [%]
Al niecertyfikowany 0,275 - -
Si 1,19 1,151 3,28 0,039
Ti 0,34 0,352 3,53 0,012
V niecertyfikowany 0,01449 - -
Cr 18,35 19,443 5,96 1,093
Mn 0,53 0,72 35,85 0,19
Ni 9,11 9,163 0,582 0,053
Cu 0,19 0,233 22,63 0,043
Nb 0,6 0,571 4,83 0,029
Mo 0,43 0,4 6,98 0,03
Fe 69,17 69,833 0,96 0,663
Pierwiastek Zawartość Zawartość Błąd względny Błąd bezwzględny
certyfikowana pierwiastka  analiza [%] [%]
[%] z normalizacjÄ… do
100% [%]
Al niecertyfikowany 0,269 - -
Si 1,19 1,127 5,294 0,063
Ti 0,34 0,343 0,88 0,003
V niecertyfikowany 0,0149 - -
Cr 18,35 19,32 5,29 0,97
Mn 0,53 0,705 33,02 0,175
Ni 9,11 8,970 1,54 0,14
Cu 0,19 0,228 20 0,038
Nb 0,6 0,559 6,83 0,041
Mo 0,43 0,391 9,07 0,039
Fe 69,17 68,36 1,17 0,81
Pierwiastek Zawartość Zawartość Błąd względny Błąd bezwzględny
certyfikowana pierwiastka  analiza [%] [%]
[%] z bilansem [%]
Al niecertyfikowany 0,275 - -
Si 1,19 1,15 3,36 0,04
Ti 0,34 0,352 3,53 0,012
V niecertyfikowany 0,0145 - -
Cr 18,35 19,563 6,6 1,213
Mn 0,53 0,724 36,6 0,194
Ni 9,11 9,135 0,27 0,025
Cu 0,19 0,232 22,1 0,042
Nb 0,6 0,571 4,83 0,029
Mo 0,43 0,4 6,98 0,03
Fe 69,17 67,583 (zawartość 2,29 1,587
wyliczona z bilansu,
Fe buduje matrycÄ™)
b) Analiza ilościowa, bezwzorcowa z wykorzystaniem metody bilansu dla pastylki wykonanej na zajęciach,
zawierajÄ…cej 10,0004 g H3BO3 i 0,0102 g ZrO2.
Pierwiastek/ Związek chemiczny Zawartość pierwiastka/ związku chemicznego
w pastylce uzyskana na podstawie analizy z wyk.
metody bilansu [%]
Fe 0,00039
Zr 0,04412
Hf 0,00117
H3BO3 99,954
Pierwiastek/ Związek chemiczny Zawartość pierwiastka/ związku chemicznego
w pastylce uzyskana na podstawie analizy z wyk.
metody bilansu [%]
Fe 0,00055
ZrO2 0,05959
Hf 0,00161
H3BO3 99,938
Skład pastylki: 10,0004 g kwasu borowego i 0,0102 g tlenku cyrkonu (0,1%)
Zawartość tlenku cyrkonu uzyskana w wyniku analizy z wykorzystaniem metody bilansu: 0,05959%
Rachunek błędów:
|´x|= |"x/xo| * 100% = |(x  xo)/xo| * 100%
gdzie:
´x  bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny
"x  błąd bezwzględny
xo  wartość dokładna
x  wartość zmierzona
|´x| = |(0,05959% - 0,1%)/0,1%| * 100% = 40,41%
"x = |(x  xo)| = 0,04041%
3. Wnioski:
Zawartość procentowa tlenku cyrkonu uzyskana w wyniku rentgenowskiej spektrometrii
fluorescencyjnej jest prawie dwukrotnie mniejsza od rzeczywistej zawartości procentowej  ilości tlenku
dodanej podczas sporządzania pastylki. Na uzyskany wynik, obarczony wysokim błędem względnym
wynoszącym 40,41%, mogły mieć wpływ następujące czynniki: niedokładne odważenie tlenku cyrkonu na
wadze analitycznej, niedokładne przeniesienie tlenku z naczynka wagowego do urządzenia mielącego oraz
niedokładne zebranie zmielonej masy z młynku.
Porównanie błędów względnych poszczególnych pierwiastków uzyskanych w wyniku analizy stali
pozwala stwierdzić, że największymi błędami względnymi są obarczone wyniki uzyskane w trakcie analizy
z normalizacjÄ… do 100%.