Оптимизация спектра первичного излучения, страница 8

Рис. 3.7. Расчетный первичный спектр трубки

 (Мо-анод, 24 кВ, 400 мкА)

 с фильтрацией фильтрами различной толщины (10,30,50,100 мкм Cd).

Рис. 3.8. Сравнение реального и расчетного спектров образца, содержащего 1% железа и возбужденного с применением фильтрации первичного излучения.

 При анализе расчетных данных, представленных в таблице, видно, что дальнейшее повышение толщины фильтра приведет к ухудшению предела обнаружения, что связано со снижением контрастности при использовании фильтров значительной толщины. Подробнее вопрос рассмотрен в разделе 3.1.

3.2.2. Метод вторичных мишеней

Рассмотрим теперь задачу достижения такого же предела обнаружения по железу с использованием метода вторичных мишеней. Возьмем для возбуждения аналитической линии FeKa мишень из германия. Как указывалось выше, выбор материала мишени обусловлен тем, что линия GeKa хорошо поглощается в железе, тем самым возбуждая линию FeKa, при этом не происходит наложения рассеянного излучения линии GeKa на возбуждаемую линию FeKa.

Линия GeKa от вторичной мишени, возбужденная первичным спектром трубки с молибденовым анодом, работающей в режиме 24 кВ, 400 мкА (то есть показанном на рисунке 3.5), имеет вид, представленный на рисунке 3.9. При возбуждении линии FeKa излучением от вторичной мишени (см. рисунок 3.10), получаем контрастность порядка 75 и интенсивность линии 1,5×10⁴ имп/с.

Сравнивая эти данные с полученными при использовании метода первичных фильтров очевидно, что при одной и той же интенсивности первичного спектра, оптимальном выборе мишени и толщины первичного фильтра интенсивность аналитической линии FeKa в случае использования вторичных мишеней будет в 6,7 раза меньше.

Для достижения предела обнаружения, полученного методом фильтрации первичного спектра, необходимо будет повысить интенсивность линии GeKa для чего, необходимо примерно на порядок увеличить интенсивность первичного спектра рентгеновской трубки.

Рис. 3.9. Расчетный спектр вторичной мишени из германия.

Первичный спектр – от трубки с молибденовым анодом, 24 кВ, 400 мкА

Рис. 3.10. Расчетный спектр 1% железа,

возбужденный вторичным излучением от германиевой мишени

Таким образом, для реализации предела обнаружения порядка n×10^-4 с помощью метода вторичных мишеней необходима будет мощность трубки порядка 50 – 100 Вт. С точки зрения приборостроения это означает необходимость использования более мощных высоковольтных источников питания, необходимость принудительного водяного охлаждения анода рентгеновской трубки, и, зачастую, самого высоковольтного источника питания. Очевидно, что при достижении одних и тех же аналитических результатов (предела обнаружения анализируемого элемента) метод фильтрации первичного излучения является более предпочтительным по сравнению с методом вторичных мишеней со следующих точек зрения:

- с энергетической (меньшая мощность трубки),

- конструктивной (меньшие массо-габаритные показатели аппаратуры),

- эксплуатационной (отсутствие необходимости водяного охлаждения),

- экономической (аппаратура со вторичными мишенями в полтора – два раза дороже приборов, в которых производится фильтрация первичного излучения).

Таким образом, в случае необходимости достижения предела обнаружения порядка n×10^-4 (то есть в диапазоне, наиболее часто встречающемся при решении аналитических задач)  путь фильтрации первичного излучения, как метод повышения аналитических характеристик серийно выпускаемых анализаторов более предпочтительным, чем метод вторичных мишеней. Вместе с тем необходимо отметить, что в случае необходимости достижения более высокого предела обнаружения (10^-5 - 10^-6) использование вторичных мишеней в сочетании с мощными (до 3-х кВт)  трубками является практически единственным ввиду более высокой контрастности вторичных спектров, получаемых данным методом.