A röngenfluoreszcencia-analízis elvi alajai Nagy ária Eövös Loránd Tudományegyeem, Természeudományi Kar 1117 Budaes, Pázmány Péer séány 1/A. A röngenfluoreszcencia-analízisnek (RFA) neveze eljárás egy najainkban széleskörűen alkalmazo nukleáris analiikai módszer, mely minőségi és mennyiségi analízisre egyarán alkalmas. Azaz megmondhaó, hogy a vizsgál mina milyen elemekből áll, s milyen koncenrációban aralmazza az egyes komonenseke. Jelen írásban röviden vázolásra kerülnek az eljárás fizikai alajai, majd néhány konkré vizsgála bemuaása kövekezik. Jelen írás fő célkiűzése az, hogy a anárkollégák számára az aomfizikai ismereek alkalmazására olyan éldák álljanak rendelkezésre, melyeke fakulációs órákon elemezhenek aníványaikkal. Bevezeés Az RFA roncsolás-menes aomfizikai anyagvizsgálai módszer, mely az eredményezi, hogy az eljárás semmilyen nyomo nem hagy az anyagon; a mina nem válik radioakívvá; a vizsgálandó anyago alkoó aomoknak mindössze a belső elekronhéjain örénik ámenei (10-15 s) válozás, ehá kémiai állaoól függelenül használhaó; a mérés öbbször is elvégezheő, amivel a onosságo növelni lehe, illeve új szemonok szerin máskéen is végre lehe hajani (ez a kémiai módszereknél nem leheséges, hiszen o a vizsgálandó anyag egy részé reakcióba kell léeni, ehá a mina egy része megsemmisül ). [2] Az írásban bemuaásra kerül néhány, az eljárás segíségével végze vizsgála, min: ismer és ismerelen összeéelű minák alkoóelemeinek meghaározása; ékszerek összeéelének elemezése (fehérarany és arany fülbevaló); mennyiségi analízis elvégzése, melyek során kiderül ado minák egy elemre vonakozao mennyisége, nevezeesen levélminák ólomaralma; oseley - örvényének aláámaszása mérések segíségével. Az RFA mérés elmélee Az RFA-módszer lényege, hogy a mérés elvégzése során az aom egyik belső héján lévő elekron röngensugárzás (vagy gamma-sugárzás) segíségével elávolíjuk. ivel azonban a ermészei rendszerek az energiaminimumra örekszenek, a kiüö elekron helyére be fog ugrani egy elekron egy magasabb energiaszinű (külsőbb) héjról. Az ámene során elekromágneses sugárzás, röngensugárzás kelekezik, melynek energiája a 2 héj energiaszin-különbségének felel meg. A kisugárzo foon energiája a besugárzo anyagra jellemző érék, így a módszer alkalmas anyagok azonosíására. A sugárzás frekvenciája, foonjainak energiája az aomra jellemző, rendszámának négyzeével arányos érék. A sugárzás energiájából nemcsak az haározhaó meg, hogy az anyagmina milyen összeevőkből áll, hanem a onos anyagi összeéel, azaz az egyes komonensek koncenrációja is megadhaó. Ez a kisugárzo energia inenziás-eloszlásából származahaó. A gyakorlaban azonban ez a meghaározás öbb ényező nehezíi, melyek ronják a mérés onosságá: Felléhe Auger - effekus a gerjeszés során: A legbelső elekron kiüése uán az elekronfelhő nemcsak röngen foonok kibocsáásával ud kisebb energiájú állaoba kerülni, hanem külső elekronályákról örénő elekron kibocsáással is. [1] Ez relaíve nagyobb eséllyel kövekezik be nagyobb rendszámú aomoknál, az elekronok közö lévő nagyobb aszíás melle. Nagy rendszám eseében öbbszörösen ionizál aom maradha vissza. A gerjesző sugárzás más elekronoka is kiühe fooeffekussal az aomból. A márixhaás érvényes: I a márix maga az összee anyagmina. Erre igaz, hogy egy ado vizsgál elemnél (ehá ado energia eseében) a mérés eredménye a miná alkoó, körülöe lévő öbbi elemől is függ (ezek rendszáma és koncenrációja befolyásoló ényező). Így álalában azonos koncenráció nagyobb álagrendszámú környezeben kisebb inenziáshoz veze, min kisebb álagrendszámúban. [2] Van belső gerjeszés: A nagyobb rendszámú aomok álal kibocsáo karakeriszikus röngensugárzás gerjeszhei a kisebb rendszámú aomok elekronjai. Ez elronja az inenziás-eloszlás mérésé. A mérések onossága javíhaó relaív mérésekkel és a mérés öbbszöri elvégzésével. A mérési összeállíás A mérési elrendezés vázlaos rajza alább láhaó (1. ábra). A mina egy vékony fóliára helyezve kerül a sugárzó 241 Am forrás fölé, ami az ábrán láhaó alakban alaa helyezkedik el. Konak: mmmiramm@gmail.com Beérkeze: 2014. auguszus 21. agyar Nukleáris Társaság, 2014 Közlésre elfogadva: 2014. szeember 5.
A forrás akiviása 0,1 Ci = 3,7 GBq, és kb. 60 kev energiájú foonoka bocsá ki. 1. ábra: A mérési elrendezés Az amerícium meserséges kémiai elem. Amerikai fizikusokból álló csaa (Glenn T. Seaborg, Ralh A. James, Alber Ghiorso és Leon O. organ) állíoa elő először 1944- ben, a Chicagói Egyeemen luónium neuronokkal való bombázásával. Rendszáma 95, vegyjele Am, az akinoidák csoorjába arozó, ezüsösen csillogó fehér fém. Összes izoója radioakív. Az 241 Am alfa-sugárzása közel négyszer erősebb, min a rádiumé 1, ovábbá inenzív gamma-sugárzása is. Rész vehe maghasadásos láncreakcióban. eserséges vola és nagy kriikus ömege (60 kg) valószínűlenné eszi felhasználásá a fegyvergyárásban. ivel az amerícium a ermészeben nem fordul elő, előállíása meserségesen, magreakciók révén leheséges. Az 241 Am és 243 Am az aomreakorokban viszonylag nagy mennyiségben kelekezik (a 241 Pu és 243 Pu béa-bomlása révén), így a használ fűőelemekből kinyerheő és kg-os mennyiségben hozzáférheő. Felhasználása radioakiviásán alaszik. Kis mennyiségben (0,2 mikrogramm) egyes házarási füsdeekorokban használják, ahol szükség van ionizáló sugárzására. [14] A mérésben használ gyűrű alakú elhelyezkedés az eredményezi, hogy egyrész a miná mindenhol éri sugárzás, másrész ez minden irányból ugyanakkora gerjeszés jelen, harmadrész a karakeriszikus röngensugárzás á ud juni a legalul lévő Si(Li) félvezeő deekorba a gyűrű közeén. 1.) A deekáláskor a ermikus elekronok számá (a ermikus zaj) minimalizálni kell, ezér a Si(Li) laká folyékony nirogénnel (LN 2) alacsony hőmérsékleen kell arani. Az elekron-lyuk árok lérehozásához (széválaszásához) a félvezeő lakára 500 V egyenfeszülség van kacsolva. A beérkező karakeriszikus röngen-foon ekkor nagy valószínűséggel fog fooeffekus (szabad öléseke) eredményezni a deekorban. Ekkor az energiával arányos imulzus deekálhaó. 1 Ez az jeleni, hogy fajlagos akiviása (Bq/g) közel négyszerese a 226 Ra-énak. 2.) Ez az imulzus viszon elég kicsi, ezér szükséges a jele feszülséggé konverálni és erősíeni. 3.) A kimenő jel egy analizáorba ju, mely az energiaérékeke csaornákra oszja, eseünkben 1024 csaornára; az imulzusoka edig beüésszámkén rögzíi. Ezek az érékek lesznek azok, amike a számíógé adakén elmen. A mérés vezérlése számíógéel zajlik, azzal állíhaó be a mérési idő, indíhaó el, és állíhaó le a mérés. ivel sugárveszélyes mérésről van szó, ezér a laborgyakorla során be kell arani az ide vonakozó óvinézkedéseke. A eljes mérési elrendezés (1. ábra) vasag ólomlemez és ólomüveg mögö van elhelyezve. A sugárforrás környékére kizárólag az üvegen kereszül szabad nézni, hogy vélelenül se juhasson sugárzás a szembe! A mináka csiesszel kell a aróba helyezni, ükörből figyelve odaenni, illeve elávolíani. A kive minák viszon kézzel megfoghaók, mer a fluoreszcencia legerjesződési effekusa nagyon gyors (10-15 s nagyságrendű). A mérés Kalibráció: csaornaszám-energia összefüggés meghaározása Az anyagvizsgála ényleges megkezdéséhez szükség van a háér sekrumainak felvéelére. A mérés során alkalmazo rogram ez auomaikusan levonja a mér eredményekből. Ez köveően 2 ismer anyag sekrumá kell felvenni a kalibráláshoz. A jelen cikkben leír mérés eseében rézzel és ónnal dolgozam. I olyan anyagoka kell válaszani, melyeknek a mér sekrumban csak a K α vonalai lászanak, ekkor alkalmasak a kalibrációra. A kalibrációs grafikon lényege: ado deekor-beállíás (deekor áfeszülség, erősíés) eseén ismer energiájú vonalaka felvéve kimérheő a csúcshely (csaornaszám)- energia függvény. Ez jó közelíéssel lineáris lesz. Ennek ismereében bármely amliúdó érékhez meghaározhaó a karakeriszikus röngen sugárzás energiája, míg a csúcs nagyságából, onosabban a csúcs alai erüleből az ado anyag koncenrációjára kövekezeheünk a vizsgál minában. [2] Az álalam rögzíe kalibrációs adaok az 1. áblázaban alálhaók. 1. ábláza A kalibrációs érékek Elem Csaornaszám EKα Cu 128 8030 Sn 413 25251 A mér kalibrációs grafikon is láhaó (1. diagram). Az 1. áblázaban megalálhaó 2 onra már illeszheő egyenes (2. diagram). Az egyenes egyenlee ekkor a kövekezőnek adódik: E (x) = A. x + B = 60,4246. x + 295,6561 (1) agyar Nukleáris Társaság, 2014 2
1. diagram: Kalibrációs görbe A feniben x: a csaornaszám, E(x): az energia ev-ban, A=60,4246 a csaornaszám-energia egyérelmű megfeleleés (függvény) meredeksége, és B=295,6561 a engelymesze. A későbbiekben ez az összefüggés használhaó az összes csaornaszám-energia megfeleleéshez. egjegyzendő, hogy nemcsak a 2 mér elem fog minden grafikonon megjelenni a későbbiekben, hanem a gerjesző 241Am 60 kev-es csúcsa, és ennek Comon-szór energiái (a Comon-hegy ) is. A kiérékelésnél ezeke megfelelően kezelem, azaz a sekrumnak e részei már nem veem figyelembe, mivel fölösleges információka hordoz a mérés szemonjából nézve. 2. diagram: Az illesze kalibrációs egyenes (csúcshely-energia függvény) A mérés során használ megfonolások A mérés során a leginenzívebb sugárzási ámeneeke lehe jó eséllyel deekálni, ez a K α,k β, L α, L β és L γ ámeneek felvéelé jeleni. K és L jelenése: n=1 vagy n=2 főkvanumszámú ályára ugrik az elekron. K ámene eseében az elekron a K héjra ugrik míg az L ámene az jeleni, hogy az L-re. α, β, és γ jelenése: megadja a kezdei és végső ályák főkvanumszámának különbségé, azaz megmuaja, hogy hány héjjal feljebbről örénik az elekronugrás. Pl. K α eseében L K ámene örénik. A csúcs-dubleek illeve csúcs-rileek beazonosíásánál néhány ismer információ segísége jelenhe: K-vonalaknál: K α vonalak inenziása a nagyobb: K α inenziása 3-7- szerese K β-énak K β energiája a magasabb, min K α-é a 2 ámene görbéje álalában egyszerre figyelheő meg, néha a zaj mia K β nem lászik. L-vonalaknál: 3 csúcs adódik az előzőhöz hasonlóan minél ávolabbi héjról örénik az ámene, annál kevésbé inenzívek a vonalak: egzakul az inenziások aránya: L α : L β : L γ = 1: 1,2: 0,1. Valószínűbb a megfelelő arányú vonalárok, azaz a K- vonalak azonosíása. Az előbbiek szerin minden elemre legalább 2 vonal jellemző, melyeke meg kell alálnunk, hogy azonosíonak mondhassuk az eleme a minában. Ha csak egy csúcso alálunk, vagy nem egyérelmű az energiaérékek áblázaból való azonosíása, akkor? -el jelezzük ez. A feniek felhasználásával minden egyes ámene beazonosíhaó sajá grafikonon muakozó karakeriszikus kée alaján. A mér grafikonoka számíógé rogramjával analizálam ki. Ehhez feleem, hogy minden inenziáscsúcs Gauss-eloszlás köve, így a kalibráció uán a rogrammal úgyneveze haranggörbéke illeszheek azokra. inden adasor kiérékelése elő megadom a kalibrációs egyenes adaai, ezálal a csaornaérékek megfeleleheők később energiaérékeknek. A számíógées rogram kiválaszja a csúcsoka az adasorból és sokcsaornás analízis végez, ami a kövekezőké örénik: anuálisan meg kell adni a kiérékelni kíván aromány. anuálisan meg kell adni a megleheősen kis érékű kíván hibahaár/oleranciahaár (azér vesszem ez kicsinek, hogy az alacsony csúcsoka ne vegye zajnak a rogram). anuálisan meg kell adni a keresendő Gauss-görbék álagos szórásá (σ) annak ismereében, hogy ez a leolvaso félérékszélesség fele (ez az illeszés könnyíése érdekében örénik). A rogram a megado szórású görbével végigászázza az adasor, és ahol leheséges, ráilleszi a grafikon. Tovább javíhaó az illeszés eselegesen öbb Gauss-görbe illeszésének engedélyezésével. A rogram elvégzi a sokcsaornás analízis, kiszámolja a csúcsok alai erülee. A feniekből beazonosíhaók a minában jelen lévő izoóok és meghaározhaó azok koncenrációja. Falevélminák minőségi elemzése A kalibráció uán először egy szennyeze miná vizsgálam, mely úgy készül, hogy 250 µg ólmo adalékolak a isza levélminához. Ez egy modellje a korábbról származó falevélminák vizsgálaának, melyeknél hioéziskén az agyar Nukleáris Társaság, 2014 3
várhaó, hogy öbb ólmo aralmaznak. Az ólom nagyobb mennyiségben való jelenléének oka, hogy a '90-es évekig a benzin ólmo is aralmazo. A légkörben megalálhaó 2. ábláza A szennyeze levélmina mér adaai anyagokkal ehá benzingőz is juo a falevélminák anyagába, melyeke mos deekálhaunk. A szennyeze és ermészees levélminára vonakozó adaáblázaok (2. és 3. ábláza) alább láhaók. i Csúcshely σ (csaornaszám) (csaornaszám) Terüle Energia Terüle-korrekció Energia irodalmi éréke Ámene Elem 1 170,39 ± 0,049 2,21 4669 ± 82 10548,54 ± 2,97 4704 ± 104 10549 Lα 82Pb 2 204,82 ± 0,056 2,89 6324 ± 94 12629,12 ± 3,41 6500 ± 121 12611 Lβ 82Pb 3. ábláza A isza levélmina mér adaai i Csúcshely (csaorna- szám) σ (csaorna- szám) Terüle Energia Terüle-korrekció Energia irodalmi éréke Ámene Elem 1 170,42 ± 0,101 2,13 2956 ± 126 10549,98 ± 6,13 2977 ± 136 10549 Lα 82Pb 2 202,92 ± 0,101 2,46 3581 ± 137 12634,74 ± 6,09 3613 ± 128 12611 Lβ 82Pb Az egyes elemek azonosíása [4] segíségével örénik. A feni áblázaban a erülekorrekció az összegze beüésszámmal ekvivalens (melybe beleérendő a háér levonása). Tehá ez adja meg a valójában mér erüle éréké. A erülenek neveze mennyiség edig énylegesen csak a mérési adaokból varázsol maemaikai konsrukció, az illesze Gauss-görbe alai erülee adja meg. A hioézissel összhangban az kaam, hogy a levélminákban iszán azonosíhaó az ólom jelenlée. Falevélminák ólomaralma (mennyiségi analízis) Az ólomaralom megadásához relaív mérés, ú.n. sandard addíciós mérés kell végezni. Ez úgy valósulha meg, hogy ado ké azonosnak ekine (falevél) mina; ezek közül egyikhez nyomelemkén ismer mennyisége adagolnak abból az elemből, aminek meghaározandó az eredei minákban előforduló koncenrációja; (ilyen a modellnek készíe jelű iszkos /szennyeze aszilla, amihez m = 250 μg ólmo adagolak); a korábban legyáro minákon el lehe végezni egy analízis a számíógéel azonos beüésszám melle (az azonos beüésszám a hibák minimalizálása mia kell). Az azonos beüésszám úgy érheő el, hogy a jelű miná =5 ercig vizsgáljuk, míg a jelű mina mérése =50 ercen á ar. A mérési eredményeke ábrázoló görbék alább láhaók (3. és 4. diagram). I már nem a csaornaszám függvényében ábrázolam a beüésszámo, hanem az energia függvényében. A ké mennyiség közi konverálás a korábban szerelő (1) összefüggés szerin örén. ahol x a csaornaszám. E (x) = A. x + B = 60,4246. x + 295,6561 (1) 3. diagram: A szennyeze, iszkos levélmina sekruma 4. diagram: A isza, ermészees levélmina sekruma agyar Nukleáris Társaság, 2014 4
Az ismerelen ólom-mennyiség a görbe alai erüleek felhasználásával számíhaó: A (2 összefüggésben) T T : az ólom ismerelen ömege; m (2) m=250 μg, a korábban szennyeze minához luszban adagol ólom ömege; T, T : a ké mina eseében a görbe alai erüle;, : a mérés időarama az egyes mináknál. Az előbbi arányosságo az ismerelenre rendezve: (3) T m T T A felhasználandó mennyiségek áblázaba vezeve köveheők nyomon (4. ábláza). 4. ábláza Az ólomösszeéel megadásához szükséges adahalmaz ina megnevezése iszkos isza Tβ: agasabb csúcs alai erüle 6324 ± 94 3581 ± 137 Tα: Alacsonyabb csúcs alai erüle 4669 ± 82 2956 ± 126 : érés ideje (sec) 300 3000 A feni adaokból a (3) összefüggés alaján számol ólomömegek: T m T, iszkos, isza T, isza 3581 300 s 250 g 6324 3000 s 3581300 s 15,01 1, 20 g T m T, iszkos, isza T, isza 2956 300 s 250 g 4669 3000 s 2956 300 s 16,90 1, 35 álag g 15,01 16,90 2 15,96 1,28 g Ez igen kevésnek űnik, de iszában kell lenni azzal, hogy az ólom mérgező, és vegyüleei is azok. Szervezebe juása idegrendszeri károsodásokhoz és agyi elválozásokhoz (memóriazavar, koncenrálási nehézség), vérszegénységhez, szürkehályog, illeve köszvény kialakulásához, a hím ivarszervek károsodásához, emészési zavarokhoz, valamin magas vérnyomáshoz veze. Gyermekek eseében a üneek valamelyes elérnek: vérszegénység, lassul izom- és csonnövekedés, halláskárosodás, anulási zavar, idegrendszeri és vesekárosodás, mozgáskoordinációs zavar, beszédzavar, magaarási zavar jellemző. Összességében elmondhaó, hogy a szervezebe kerülve az ólom kis mennyiség eseében is komoly egészségügyi roblémáka eredményezhe. [16] Fokozza a mérgezés, hogy nem ürül ki a esből, hanem kumulálódik. Elsősorban oxidjai és ovábbi vegyüleei fordulnak elő a ermészeben. Ezek az emberi esből kiszoríják az egyéb léfonosságú fémeke (vas, cink, kalcium). Sejmérgek, melyek nagyobb mérékben ólommérgezés okoznak. Korábban édesíőszerek és kozmeikumok (rúzsok) alkoórésze vol az ólom, megjelenhe kerámiák előállíásánál, korábban vízvezeékek, falfesékek, edények, és evőeszközök is készülek ólomból (Erdélyben ez okoza az '50-es és '90-es évek köz előforduló sok ólommérgezés). indezek melle komoly veszélyforrás vol korábban az ólmozo benzin füsje; az iarilag fejle országok (közük agyarország) ma már ólommenes benzin használnak. [15] Valamin meg kell emlíeni az akkumuláorok és néhány erüleen a alaj leheséges ólomaralmá is. A szakirodalom szerin 25 g/dl vér-ólomszin jelen aggaszó éréke. [17] Kever összeéelű kaszula minőségi analízise Egy álalam is használ mérőeszközzel bármely szilárd anyag vizsgálhaó, főbb összeevői meghaározhaók. Ennek bemuaása céljából egy kever összeéelű mina minőségi analízisé muaom be. Amennyiben láogaás eszünk egy ilyen laboraóriumban, ajánlaos nálunk lévő bármilyen érdekes anyago, a rajunk lévő bizsuka és ékszereke vizsgála alá veni. A kever mina analízisénél az a hioézisem, hogy valamilyen féme alálok majd az anyagban, hiszen öbbnyire az ezekre jellemző csúcsok vizsgálhaók RFA-mérés során. A kever mina sekrumá is kirajzolaam (5. diagram), a rogram álal mene adafájl információaralmá az 5. áblázaban foglalam össze. 5. diagram: a kever mina energia-beüés sekruma agyar Nukleáris Társaság, 2014 5
5. ábláza A kever mina adahalmaza i Csúcshely (csaornaszám) σ (csaornaszám) Terüle Energia Terüle-korrekció Energia irodalmi éréke Ámene Elem 1 77,14 ± 0,195 1,88 3626 ± 467 4913,03 ± 11,78 3639 ± 424 4952 V 2 84,98 ± 0,424 1,88 1100 ± 326 5386,67 ± 25,62 1104 ± 291 5427 V 3 101,41 ± 0,072 1,91 7563 ± 223 6379,86 ± 4,33 7586 ± 277 6403 Fe 4 112,44 ± 0,287 1,91 1340 ± 181 7046,00 ± 17,35 1344 ± 173 7057 Fe 5 128,72 ± 0,0069 1,91 7303 ± 210 8030,35 ± 4,17 7326 ± 270 8047 Cu 6 143,43 ± 0,506 1,91 557 ± 150 8918,99 ± 30,61 559 ± 147 8904 Cu 7 181,45 ± 0,040 2,12 12100 ± 193 11216,50 ± 2,43 12134 ± 219 11221 Se 8 202,95 ± 0,143 2,39 3192 ± 236 12515,67 ± 8,66 3213 ± 165 12495 Se 9 230,12 ± 0,031 2,30 19859 ± 254 14158,03 ± 1,87 19872 ± 237 14164 Sr 10 258,56 ± 0,086 2,58 4874 ± 151 15876,36 ± 5,21 4905 ± 143 15834 Sr 11 284,89 ± 0,022 2,52 34250 ± 241 17467,86 ± 1,32 34290 ± 283 17478 o 12 321,17 ± 0,057 2,96 8802 ± 132 19660,06 ± 3,46 9027 ± 164 19607 o Közelíőleg minden csúcshoz alálhaó megfelelő ámeneeke jellemző irodalmi érék. Nem egészen onosak az irodalmi érékekkel való egyezések. Ennek ellenére azér azonosíoam be így az elemeke, mer a kao eredmények összhangban vannak a hioézisemmel és a laborvezeő insrukcióival is. Tehá udaosan olyan adaelemzés végezem, amellyel aláámaszhaó megállaíoan jó hioézisem 2 a mina összeevőire vonakozóan. Elmondhaó, hogy a kever mina aralmaz vanádiumo, vasa, reze, szelén, sronciumo és molibdén. A vas i megjelenő K α vonalaira jellemző éréke használam a számíás során. A mérés során előfordulha éldául az, hogy egyes alkoók csúcsai egyéb elemek csúcsaival egybeesnek, vagy a zaj mia ( Comon-hegy ) elvesznek. A feni áblázaban erülenek és erülekorrekciónak neveze mennyiségek jelenése korábban, a falevélminák minőségi analízisénél olvashaó. 2 Az egzak kiérékelés elő ismereem a laborvezeővel az álalam deekálni vél elemeke, melyekre rábólino, ehá a részlees adavizsgálanál keresheem célirányosan ezeke az összeevőke. Nem udaosság nélkül igazíoam mérési eredményeme a hioézisemhez. Fehérarany fülbevaló minőségi analízise A vizsgála során felhasznál hioézisek: nem volam bizos abban, hogy fehérarany vagy ezüs a fülbevaló (az feléelezem, hogy ezüs és/vagy fehérarany alálhaó benne), így az arany L-vonalai és az ezüs K- vonalai keresük elsősorban; gondolameneem szerin amennyiben aranya alálunk, akkor valószínűleg aralmaz az ékszer ezüsö is; ahhoz, hogy egy arany ékszer fehéres színű legyen, kell olyan komonens, ami ez eredményezi, ehá ha arany a fülbevaló, keresni kell még valamilyen fehér színű, ékszereknél használ alkoó; korábban a fülbevaló allergiás üneeke válo ki nálam, ehá amennyiben arany, keresni kell valamilyen allergén féme, feléelezésem szerin ez nikkel. A fülbevaló sekrumá a korábbiakhoz hasonlóan ábrázolam (6. diagram), és az adaoka áblázaba foglalam (6. ábláza). A hioézisek ismereében a sekrumból és az ez rerezenáló adaokból elmondhaó, hogy a fülbevalóm fehérarany, ami aralmaz ezüsö, nikkel, ródiumo, reze, cinke, és kadmiumo. Az allergiá kiváló anyag a nikkel [6] [7] és/vagy a kadmium [8], [9]. A fehérarany ulajdonságból ered, hogy kell lennie a minában ródiumnak is [10], ami az anyag színé adja. Az ezüsfehér ródium a könnyű lainafémek közé arozik [11],[12]. Tehá az ezüshöz hasonló szín nemcsak az ezüs okozhaja, de ez is van a minában. Nem lehe az mondani, hogy a fülbevaló ezüs vagy fehérarany, hanem a ké feléeleze leheőség közül mindkeő alkoja. agyar Nukleáris Társaság, 2014 6
6. ábláza A fülbevalóm adahalmaza i Csaorna σ Terüle Energia Terüle-korrekció Energia irodalmi éréke Ámene Elem 1 119,0 ± 0,116 2,09 1637 7456,16 ± 7,00 1644 ± 114 7477 Ni 2 128,81 ± 0,062 2,09 5521 8035,74 ± 3,77 5544 ± 177 8047,00 Cu 3 137,46 ± 0,122 2,09 2970 8558,17 ± 7,37 2307 ± 123 8638 Zn 4 142,56 ± 0,257 2,09 942 8866,16 ± 5,54 945 ± 84 8904 Cu 5 156,47 ± 0,0024 2,19 20624 9706,98 ± 1,46 20688 ± 226 9711 L Au 6 185,87 ± 00,26 2,93 315573 11483,55 ± 1,58 31801 ± 270 11439 L Au 7 219,79 ± 0,112 4,14 4751 13533,62 ± 6,79 5439 ± 127 13,379 Lγ Au 8 330,16 ± 0,041 2,78 11683 20203,63 ± 2,45 11730 ± 162 20214,00 K Rh 9 363,00 ± 0,129 4,21 3136 22188,25 ± 7,81 3256 ± 83 22162 K Ag 10 377,06 ± 0,105 4,21 4811 23037,61 ± 6,36 4995 ± 105 23172 K Cd 11 410,31 ± 319 4,21 654 25051,74 ± 19,2 679 ± 49 24942 K Ag 6. diagram: A fülbevalóm sekruma A fülbevaló fehérarany mivolából kövekezik az uóbbi alkoó jelenlée is, mer ennek előállíáskor ezüsel és/vagy alládiummal és/vagy nikkellel övözik az aranya [10]. Az arany ékszerekhez álalában reze is kevernek, ez megfigyelheő ez eseben is. ivel a reze sokszor sárgaréz formájában használják, egyérelmű a cink jelenlée is, hiszen e ké elem övözee a sárgaréz [13]. Annak az oka, hogy nem minden elem minden vonala azonosíhaó, lehe a csúcsok áfedése, a Comon-hegy, a zaj, és egyéb korábban szerelő indokok. A oseley-örvény kísérlei aláámaszása A oseley-örvény szerin az ado elemre jellemző karakeriszikus röngen-foonok energiája az aom rendszámáól függ. A függés leíró kacsola egzakul négyzees: Z B 2 E A (4) A feni függvénykacsolaban A és B konsansok, Z edig a rendszám. A zárójelben lévő kifejezés szokák effekív rendszámnak nevezni. Az A araméer az (energia) ~ (effekív rendszám) egyenes arányosság arányossági szorzója. A B araméer árnyékolási ényezőnek hívják. Ismer, hogy nemcsak a mag oziív ölése érvényesül a belső héjra ugró elekronra kifeje haáskén, hanem a öbbi héjon elhelyezkedő elekron is számoevő ényezőnek számí. Ezek ugyanis leárnyékolják a mag oziív ölésé. Az árnyékolás méréké B adja meg. A konsansok száméréke illeszéssel haározhaó meg. Egyenes illeszéshez viszon a (4) kifejezés linearizálni kell: E A Z A B (5) Ez egy egyenes egyenlee, melyben az egyenes meredeksége A 1/2, a konsans ag (azaz a engelymesze) edig A 1/2. B. A korábban mér K és L vonalaka jellemző adaokra ehá illeszheők egyenesek. Az illeszés léései: agyar Nukleáris Társaság, 2014 7
véve a korábbi mérésekben előforduló összes K, K, L, L, L vonala; ezek közül külön-külön ábrázolhaók a rendszám függvényében a K, K, L, L, és L vonalak energiáinak gyöke, ami 5 grafikon jelen; mind az 5 onhalmazra illeszheő egy-egy egyenes; Ezekből (5) alaján A és B már kiszámolhaó. Az ábrázolásnál összearozó adaok az alábbi áblázaból köveheők nyomon (7. ábláza). 7. ábláza oseley-adaok A áblázaban azér alálhaók kihúzo sorok, mer azok eseében bizonyalan vol a leolvasás; illeve egymásba csúszások, árnyékolások, egyéb korábban szerelő ényezők mia ugyanahhoz az elemhez arozó energiaéréke öbbször olvasam le. Az előbbiekben leírak szerin ehá az 5 féle onhalmazra kellene egyeneseke illeszeni külön-külön. Az uolsó eseben viszon ez egyelen on, amire nem lehe illeszeni. A 4 énylegesen illesze egyenes alább láhaó (7-10. diagram). Ámene Energia Energia gyöke Elem Rendszám 4913,03 ± 11,78 70,09 V 23 6379,86 ± 4,33 79,87 Fe 26 7456,16 ± 7,00 86,35 Ni 28 8035,74 ± 3,77 89,64 Cu 29 8030,35 ± 4,17 Cu 29 8558,17 ± 7,37 92,51 Zn 30 11216,50 ± 2,43 105,91 Se 34 14158,03 ± 1,87 118,99 Sr 38 17467,86 ± 1,32 132,17 o 42 20203,63 ± 2,45 142,14 Rh 45 22188,25 ± 7,81 148,96 Ag 47 23037,61 ± 6,36 151,78 Cd 48 5386,67 ± 25,62 73,39 V 23 7046,00 ± 17,35 83,90 Fe 26 8918,99 ± 30,61 Cu 29 K 8866,16 ± 5,54 94,16 Cu 29 12515,67 ± 8,66 111,87 Se 34 15876,36 ± 5,21 126,00 Sr 38 19660,06 ± 3,46 140,21 o 42 25051,74 ± 19,2 158,28 Ag 47 9706,98 ± 1,46 98,52 Au 79 L 10548,54 ± 2,97 102,71 Pb 82 10549,98 ± 6,13 Pb 82 11483,55 ± 1,58 107,16 Au 79 L 12629,12 ± 3,41 112,40 Pb 82 12634,74 ± 6,09 Pb 82 L 13533,62 ± 6,79 116,33 Au 79 agyar Nukleáris Társaság, 2014 8
Az uolsó ké egyenes abból a szemonból érdekes, hogy csuán ké onra illeszeem (mivel ennyi ada vol), és ké on edig egyérelműen meghaároz egy egyenes, azok hiba nélkül mindig az egyenesen lesznek. Ekkor illeszés helye inkább az mondhaó, hogy a ké ono veem egy egyenes irányvekorának, és valójában ezek segíségével csak felíram az egyenes egyenleé. A görbék araméereinek érelmezése egy áláhaóbb áblázaban is szemlélheő (8. ábláza). 8. ábláza Adaelemzés a orseley-örvény aláámaszásához Ámene eredekség Tengelymesze A B 7. diagram: K-alfa vonalak energiájának rendszámfüggése 3,281 ± 0,007-5,54 ± 0,25 10,765 ± 4,9, 10-5 1,69±0,25 K 3,534 ± 0,011-8,11 ± 0,38 12,489 ± 1,21, 10-4 2,29±0,38 L 1,397-11,82 1,952 8,46 L 1,747-30,83 3,052 17,65 8. diagram: K-béa vonalak energiájának rendszámfüggése 9. diagram: L-alfa vonalak energiájának rendszámfüggése 10. diagram: L-béa vonalak energiájának rendszámfüggése A ábláza uolsó ké oszloában A a meredekség négyzee, B edig a engelymesze és a meredekség hányadosa, szorozva (-1)-gyel. Az uolsó ké eseben azér nem adam meg hibaéréke, mer már maga az egyenes illeszés sem vol eljesen korrek. Az viszon bizosan kijelenheő, hogy az uolsó ké eseben nagyobb le volna a hiba, min az előzőekben, és az uolsóban le volna a legnagyobb. A B szám hibájánál feléelezem, hogy a engelymesze hibájához kées a meredekség hibája elenyésző. Amely ámeneek nehezen felveheők (L ámeneek, főleg gamma), o kevés ada van, a hiba így o nagyobb. A áblázaból láhaó, hogy a hibaérékek nagyságrenddel érnek el az egyes ámeneek eseében, és ahogyan váram, felülről lefelé van a dinamikus növekedés. Elmélei ismereek alaján elmondhaó, hogy kis rendszámoknál a K-vonalak energiaérékei lesznek az irodalmi érékhez igen közeliek; nagy rendszámok eseében edig az L- vonalak energiaérékei lesznek elég onosak. Az láhaó, hogy B éréke a nagyobb rendszámú elemeknél (ahol már L-ámeneeke vizsgálhaók) erősen megnő. Ez érheő, hiszen ha nagyobb a rendszám, akkor nagyobb a ölésszám, azaz öbb egyéb elekron van, ami a mag ölésé le udja árnyékolni. Az ebben a szakaszban illesze görbék hasznosak, mer más anyagoknál is használhaók az ámeneek megadásánál. Ezekre az egyenesekre illeszkedik minden elem rendszámához arozó energiaámene gyöke. A feni érékekre igaz a (4) kifejezés, ehá a méréssel aláámaszoam a oseley-örvény. Összefoglalás Összefoglalóan elmondhaó, hogy a laborgyakorla során mér adaok megfelelőek az RFA módszer demonsrációs jellegű bemuaására, azonban alaosabb vizsgálaok agyar Nukleáris Társaság, 2014 9
eseében hosszabb mérésre, más kísérlei körülményekre van szükség. Fonos annak bemuaása, hogy a minőségi analízisre kiválóan alkalmazhaó a módszer. Például ercek ala megmondhaó egy aranynak hi ékszerről, hogy valóban aze, és rövid idő ala szemlélheők a főbb alkoók energiacsúcsai a sekrumban. Tehá a mindennai éleben kiválóan használhaó eljárásról van szó. E melle jelenősége van a szilárdes fizikai anyagvizsgálaok során, az ásványanban, a földanban, a régészeben, énzverdéknél, ső még a kézőművészeben is [1]. Az aomfizikai ismereek gyakorlása, alkalmazása szemonjából egy ismer örvény kísérlei aláámaszásá jeleni a mérés, amiben karakeriszikus röngenfoonok energiájá vizsgáljuk. Irodalomjegyzék uolsó leölések 2014. július 17. [1] Horváh Ákos: Röngenfluoreszcencia-analízis, In odern fizika laboraórium egyeemi ananyag, 9. mérés [2] h://wigner.ele.hu/kolai/labor/ars/modern9.df [3] RÖNTGEN-FLUORESZCENCIA ANALÍZIS, h://nukleariskealkoas.aomki.hu/documens/rongen_fluoreszcencia_analizis.df [4] odern fizika laboraórium, ELTE Eövös kiadó, Budaes, 1995. [5] Laborból származó ábláza a komonensek meghaározásához, h://aomfizika.ele.hu/kornyfizlab/docs/rfa-hu.hm [6] Félérék-szélesség számíása, h://avogy.web.ele.hu/fizikus/rfa/felerek/felerek.docx [7] Nikkel, h://hu.wikiedia.org/wiki/nikkel [8] Nikkel allergia, h://www.webbeeg.hu/cikkek/allergia/3570/nikkel-allergia-szindroma [9] Kadmium, h://hu.wikiedia.org/wiki/kadmium [10] Kadmium, h://szasz.ch.bme.hu/elemek/szervelenlabor/index_elemei/elemek/cadmium06.hm [11] Fehérarany, h://hu.wikiedia.org/wiki/feh%c3%a9rarany [12] Ródium, Palládium, Ruénium, h://www.exremesilver.hu/cikk/rodium-alladium-ruenium-30 [13] Ródium, h://hu.wikiedia.org/wiki/r%c3%b3dium [14] Cink, h://hu.wikiedia.org/wiki/cink [15] Amerícium, h://hu.wikiedia.org/wiki/amer%c3%adcium [16] Ólom, h://hu.wikiedia.org/wiki/%c3%93lom [17] Az ólomérgezés: veszélyforrások és üneek, h://www.webbeeg.hu/cikkek/elsosegely/9386/az-olommergezes--uneek-es-veszelyforrasok [18] Ólom a esi levegőben, h://wwwold.kfki.hu/~vandor98/hml/rozlosnik.hml agyar Nukleáris Társaság, 2014 10