Modern Fizika Labor Fizika BSc A mérés dátuma: 28. április 22. A mérés száma és címe: 9. mérés: Röntgen-fluoreszcencia analízis Értékelés: A beadás dátuma: 28. május 5. A mérést végezte: Puszta Adrián, Ocskán Soma 1/7
A mérés célja A mérés célja volt megismerkedni az anyagok vizsgálatának egy pontos és gyors módszerével, a röntgen-fluoreszencia analízissel. A mérés menete A módszer segítségével lehetõvé válik a vizsgált minta összetételének roncsolásmentes meghatározása. A minta γ-foton sugárzása után karakterisztikus röntgen fotonokat bocsát ki, amelyek energiáját egy detektorral mérjük. Moseley jött rá az energia és a rendszám közti összefüggésre: E = A*(Z-B) 2, az A és B konstansokat fogjuk meghatározni. Mérésünket kalibrálással kezdtük: Ismert összetételû mintát használtunk erre a célra. A minta Sn-t és Cu-t tartalmazott. A detektálás után a gép ábrázolta a beütésszámot a csatornaszám függvényében. A maximális beütésszámhoz tartozó energiákhoz párosítottuk az elemhez tartozó K α felhasadás energiáját. Sn: maximum: 4, K α energiája: 847 ev Cu: maximum: 127, K α energiája: 2527 ev A két-két adatra a számítógép egyenest illesztett melynek egyenlete: y = 63,879x + 37,6 ahol y az energia x pedig a csatornaszám. 2 Réz és ón kalibrációja 16 12 8 4 2 4 6 8 1 28. április 22. 2/7 Készítette:
Kalibrálás után egy ismeretlen összetételû mintát is megvizsgáltunk. A csúcsokra egy másik program Gauss görbét illesztett, így találtuk meg szinte az összes alkotó K energiáit. Megtaláltuk a Ca, V, Fe, Cu, Sr, Mo, Ag, Sn, Sb, Ba elemek K α vonalait, legtöbbjének K β vonalát is, azért kevesebbet, mert a K β vonalak egyértelmû észleléséhez több mérési idõ kelett volna. Arányuk is eltért néha az irodalmi értéktõl, ami annak köszönhetõ, hogy program nem olyan görbékre illesztett, amik görbékbõl ugranak elõ. A Gd K α vonalát is megtalálta a program, de ez nálunk fordult elõ elõször, tehát nem vesszük bele a kiértékelésbe. Az Ag, Sn és Sb elemek szerkezeti elemek, a Ba pedig a berendezés szennyezése miatt észlelhetõ. A vonalak csatornáira és számított energiára a Moseley képletet illesztettük : A = 1.61 ±.3 ev B = 1.46 ±.6 Elvégezve ugyanezt a meglévõ K β vonalakra: A = 12.27 ±.4 ev B = 2,113 ±.58 8 Gyári minta kalibrációja 6 4 2 2 4 6 8 1 Következõ mérési feladatunk a termett ólommennyiség meghatározása volt egy falevélben. Ezt úgy tettük, hogy egy ólommal szennyezett mintát ("P" jelû) 5 percig, míg egy szennyezést nem tartalmazó mintát ("T" jelû) 6 percig mértünk. Feltételezzük, hogy a két mintában lévõ koncentráció nem tér el egymástól nagyságrendileg. Ebben az esetben igaz lesz az x/(x+c) = T 1 /T 2 összefüggés. Ebben az esetben x-t akarjuk meghatározni, c pedig az ismert koncentráció (c = 25 µg). L vonalakat sikerült mérnünk, és meghatározni az alatta lévõ területet. 28. április 22. 3/7 Készítette:
T1 delta T1 T2 delta T2 L α 4719 95 3898 143 L β 6399 16 4491 14 L γ 1268 6 734 8 T1-gyel jelöltük a szennyezést tartalmazó minta mérésébõl kapott területeket, delta T-vel ezek hibáját. Figyelembe kell vennünk, hogy a tiszta mintát 12x annyi ideig mértük (6 perc), mint a másikat (5 perc), ezért a területet is 1/12-ed részével kell figyelembe venni (T 2 -> T 2 /12). T 2 Átalakítva a fenti egyenletet : x := c. T 1 T 2 Az α vonalakra: x = 18.481 µg ± 6 % A β vonalakra: x = 15.52 µg ± 5 % A γ vonalakra: x = 12.671 µg ± 15.6 % Az utolsó értéknak nagyon nagy a hibája, ezért ezt nem veszem figyelembe az átlagolásnál. A tiszta levél ólomtartalmára: x = 17. µg ± 1.85 µg adódik. 12 Ólommal szennyezett falevél spektruma (5 perc mérési idõvel) 8 4 2 4 6 8 1 28. április 22. 4/7 Készítette:
1 "Tiszta" falevél spektruma (6 perc mérési idõvel) 8 6 4 2 2 4 6 8 1 A mérés további részében különbözõ anyagokat vizsgáltunk meg, ahol értelemszerû, hogy milyen anyag, ott nem írjuk le külön. 4 Bizmut spektruma 3 2 1 2 4 6 8 1 28. április 22. 5/7 Készítette:
6 Wolfram spektruma 4 2 2 4 6 8 1 16 Kapcsoló spektruma 12 8 4 2 4 6 8 1 A kapcsoló egy régifajta, sötétben fénylõ kapcsoló volt. A fénylést okozó radioaktív anyagot nem találtuk meg, mert annak a csúcsa belelóg a Compton-effektus tartományába. A megtalált alkotóelemek: Zn, Cd. 28. április 22. 6/7 Készítette:
12 Aranylánc spektruma 8 4 2 4 6 8 1 A vizsgált tárgy egy aranylánc volt. Összetevõk: Cu, Au, Ag Az utolsó tárgyunk egy aranymedál volt. Összetevõk: CU, Ag, Au 1 Arany medál spektruma 8 6 4 2 2 4 6 8 1 28. április 22. 7/7 Készítette: