تبلیغات
JARFIYA - آنالیز به روش پیکسیPIXE

آنالیز به روش پیکسیPIXE

1391/02/30  15:25

* مقدمه

روش PIXE از جمله روش های آنالیز غیر مخرب بوده که اساس آن بیناب نمایی پرتوی ایکس است. این روش از جمله قدرتمندترین روش های آنالیز غیر مخرب چند عنصری است که توانایی تشخیص عناصر مختلف حتی به میزان بسیار کم را دارد. بیناب ثبت شده ی مربوط به اشعه ایکس می تواند شامل اطلاعاتی از عناصر موجود در نمونه و اطلاعاتی از مقدار هر عنصر در نمونه باشد. وجود عنصری خاص از طول موج اشعه ی ایکس گسیلی و مقدار آن با توجه به شدت اشعهی ایکس گسیلی در همان طول موج تعیین می گردد.

روش PIXE روش آنالیز عنصری دقیق و قدرتمندی است که در زمینه های مختلفی از جمله بیولوژی، محیط زیست ، پزشکی ، باستان شناسی و ... کاربرد دارد.

هنگامی كه یك الكترون از لایه ی اتمی خود خارج می شود، حفره ی ایجاد شده در لایه ی مذكور بوسیله ی یكی از الكترن های لایه های خارجی تر پر می شود. اختلاف انرژی میان دو لایه با گسیل یك پرتوی ایكس توسط الكترون جبران می شود.

 

* اصول روش PIXE

در روش PIXE معمولا باریکه ای از پروتون  با الکترون های اتمی نمونه ی مورد نظر برهمکنش می کنند(در PIXE برهمکنشی با هسته رخ نمی دهد). در این روش انرژی باریکه ی فرودی بین 1 تا 4 مگاالکترون ولت می باشد.

پروتون فرودی معمولا با داخلی ترین لایه ی الکترونی(لایه ی K)  برهمکنش کولنی انجام می دهد و سبب خارج شدن الکترون موجود در این لایه می شود

در مرحله ی بعد حفره ی ایجاد شده در لایه ی K  با گذار یکی از الکترون های  لایه های بالاتر (L,M,N…) به این لایه پر می شود. نتیجه ی گذار الكترون از لایه های خارجی به لایه های داخلی گسیل یك فوتون ایكس می باشد . انرژی این فوتون برابر با اختلاف انرژی دو تراز می باشد.

 

چنانچه در شکل 2 مشاهده می شود پروتون فرودی الکترونی از لایه ی K خارج کرده وحفره ی ایجاد شده با الکترونی از لایه ی L پر شده است. نتیجه  گذار تابش پرتوی ایکس با انرژی برابر با اختلاف انرژی بین دو تراز است. از این پرتوی ایکس به عنوان ایکس مشخصه یاد می شود. انرژی این پرتوی ایکس برای هر عنصر مقداری منحصر به فرد است و در PIXE از این پرتو برای شناسایی عناصر استفاده می شود.  

البته ذکر این نکته ضروری است که در فرآیند گذار الکترونی گسیل الکترون های اوژه در رقابت با گسیل پرتوی ایکس می باشد. ممكن است اتم برانگیخته با گسیل الكترون از اخرین لایه ی اتمی خود به حالت پایه برگردد. البته این احتمال وجود دارد كه گسیل الكترون اوژه و پرتوی ایكس بصورت همزمان نیز رخ دهد.

 

ساطع شدن الکترون های اوژه در عناصر سبک با احتمال بیشتری رخ می دهد.

 

*-بیناب پرتوی ایکس مشخصه

چنانچه دیدیم برهمکنش کولنی پروتون فرودی با الکترون اتمی مدار K سبب ایجاد یک حفره در این لایه می شود که این حفره با یک الکترون از ترازهای بالا (L   یا M) پر می شود. نتیجه ی این فرآیند ساطع شدن یک پرتوی ایکس است. انرژی پرتوی ایكس گسیلی از مشخصه های عنصر مورد نظر می باشد.

نامگذاری های پرتوهای ایكس گسیلی با توجه به لایه هایی كه گذار به آن ها انجام می شود صورت می گیرد.

* شدت خطوط و بهره ی فلورسانس

شدت یک خط مشخص در بیناب به سه عامل بستگی دارد(چنانچه خط  را در نظر می گیریم)

  • احتمال اینکه پرتون فرودی الکترونی در لایه ی  را از جای خود خارج کند.
  • احتمال اینکه حفره ی ایجاد شده با الکترون  پر شود.
  • احتمال اینکه در این حالت الکترون اوژه خارج نشود.

به احتمالات فوق باید وزن آماری تراز نیز اضافه گردد. بطور مثال نسبت شدت  برابر با  می باشد. این خطوط ناشی از الکترون هایی می باشد که از  و  خارج شده و وارد تراز  می باشد.

 

* جریان و انرژی باریكه ی یون

در ماشین واندوگراف انرژی ذره ای با بار q كه در اختلاف پتانسیلV قرار می گیرد برابر باqV می باشد. بدین ترتیب چنانچه برای باریكه ی پروتونی اختلاف پتانسیل معادل 3 مگاولت اعمال شود، انرژی باریكه ی پروتونی معادل  خواهد بود. چنانچه باریكه ای از یون های  در این اختلاف پتانسیل قرار بگیرد انرژی باریكه معادل  می شود.

باید به این نكته توجه كرد كه در روش PIXE انرژی باریكه از طرفی باید به اندازه ای باشد كه پروتون بتواند یك الكترون را از لایه های داخلی جدا كندو از طرفی این انرژی باید كمتر از سد كولنی میان پروتون و هسته ی هدف باشد در غیر اینصورت پروتون وارد هسته می گردد و واكنش هسته ای رخ می دهد. معمولا در این روش بازه ی انرژی قابل قبول بین 1 تا 4 مگاالكترون ولت خواهد بود

 

- جزئیات تجربی

روش PIXE  دارای چهار مزیت زیر است

  • روش آنالیز غیر مخرب می باشد.
  • آنالیز به سرعت انجام می پذیرد.
  • نمونه جهت انجام آنالیز به سرعت آماده می شود.
  • دقت و حساسیت مناسب این روش در تشخیص مفادیر كم  عناصر با عدد اتمی بزرگتر از 13.

نگارنده: جعفر خانی | آخرین ویرایش:- | نظرات() 

برچسب ها: آنالیز. روش پیکسی . PIXE ،
Rickie
1396/09/17 22:21
It's really very difficult in this busy life to listen news on TV,
therefore I only use the web for that purpose, and get the most recent information.
how to stop a foot pain
1396/04/7 17:59
These are in fact impressive ideas in about blogging.
You have touched some nice factors here. Any way keep up
wrinting.
Unknown
1396/04/5 05:10
I am very happy to read this. This is the type of manual that needs to be given and
not the accidental misinformation that is at the other blogs.
Appreciate your sharing this best doc.
http://hospitablevacuu8.snack.ws/hammer-toe-joint-fusion.html
1396/02/31 06:30
Howdy! I know this is kinda off topic however , I'd figured I'd ask.
Would you be interested in exchanging links or
maybe guest writing a blog post or vice-versa?

My website covers a lot of the same subjects as yours and I think we
could greatly benefit from each other. If you might be interested
feel free to send me an e-mail. I look forward to hearing
from you! Awesome blog by the way!
مینو
1394/03/3 14:01
البته منظورم اینه که قید می کردین وقتی الکترون از لایه های خارجی تر به داخل وارد میشه الکترون اوژه ساطع میشه
مینو
1394/03/3 13:56
عالی بود آقای خانی در هیچ کتابی این قدر مختصرو کامل و مفید این مطالب را نمی توان کنار هم آورد.البته بهتر بود راجع به نحوه تولید الکترون اوژه کامل توضیح می دادین ولی جدا خیلی خوب بود
محسن
1391/02/31 20:31
سلام
مرسی خوب بود.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر