8.1. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия

Использование рентгеновского поглощения в аналитических целях эффективно в тех случаях, когда в матрице из легких атомов содержится только один определяемый элемент большой атомной массы. Этим способом определяют наличие свинца в бензине, хлора в органических соединениях, урана в растворах его солей. Датчики на рентгеновском и γ-излучении используют для контроля толщины пищевой алюминиевой фольги в процессе прокатки.

8.2. Дифракция рентгеновских лучей

Дифракция рентгеновских лучей представляет интерес для изучения тех кристаллических веществ, в которых возможна дифракция. Не существует двух химических веществ, которые бы имели кристаллы с совершенно одинаковым расположением плоскостей во всех направлениях, так что полное изучение образца при различной ориентации на пути рентгеновских лучей должно давать однозначный результат для каждого вещества.

Метод основан на дифракции (рассеивании) рентгеновских лучей при прохождении их через вещество. При этом они интерферируют друг с другом. В зависимости от характера и расположения атомов волны в одном направлении могут усиливаться, а в другом полностью поглощаться. Метод сводится к изучению расположения и интенсивности пучков этих лучей и на этом основании можно делать заключение о структуре вещества. Направление и интенсивность лучей, возникающих при дифракции, регистрируются счетчиком рентгеновских квантов или фотографируются.

С помощью структурного рентгеновского анализа можно идентифицировать кристаллические соединения. Для изучения структуры полимеров строят дифракционные кривые. На дифракционной кривой измеряют пики интенсивности, а затем по номограмме определяют степень кристалличности полимеров.

Разработан каталог рентгеновских дифракционных кривых полимеров. По ним проводят идентификацию полимеров.

С помощью рентгеновской дифракции можно идентифицировать главным образом кристаллические соединения. Например, каждый из оксидов железа дает свою особую дифракционную картину, и появление ее подтверждает наличие соответствующего соединения. Элементы как таковые могут быть обнаружены, если они находятся в кристаллическом состоянии. Этим рентгеновская дифрактометрия отличается от рентгеновской эмиссии и абсорбции, где сигнал зависит от присутствия элементов независимо от их химического состояния.

Интенсивность дифрагированного луча зависит от содержания соответствующего кристаллического вещества в образце, что позволяет количественно определить состав смеси твердых веществ.

8.3. Рентгеновская флуоресценция

Рентгеновская флуоресценция одно из наиболее мощных средств обнаружения и количественного определения тяжелых элементов почти в любой матрице и в сложных соединениях. Этот метод совершенно неприменим для обнаружения элементов легче натрия и лишь частично применим для обнаружения элементов, стоящих до кальция.

8.4. Рентгеноскопический анализ

Рентгеноскопический анализ или метод просвечивания объекта насквозь основывается на том, что при прохождении сквозь объекты разной плотности происходит различное ослабление энергии рентгеновских лучей. На фотопленке при этом получается теневое изображение. Это один из распространенных методов дефектоскопии (установление наличия и размеров внутренних дефектов в исследуемых объектах). С помощью этого метода можно определить структуру вещества (кристаллическая или аморфная), степень ориентации молекул в полимерах.

Вопросы для самоконтроля

1. Энергетические переходы каких электронов используются в рентгено-спектральном анализе?

2. Каковы области применения рентгено-спектрального анализа?

3. Что представляет собой принципиальная схема рентгеновского спектрометра?

4. Какие виды детекторов рентгеновского излучения вы знаете?

5. Для чего применяется рентгеновская абсорбционная спектроскопия?

6. Каковы области применения рентгеновской флуоресценции?

7. На чем основан метод рентгеноскопического анализа?

Тест по теме

Что позволяет идентифицировать дифракция рентгеновских лучей с высокой степени избирательности и точности:

1. газы?

2. жидкости?

3. кристаллические вещества?