Modern Fizika Labor Fizika BSc
A mérés dátuma:
Értékelés:
A mérés száma és címe: 9. mérés:
2008. április 22.
A beadás dátuma:
Röntgen-fluoreszcencia analízis
A mérést végezte: Puszta Adrián, Ocskán Soma
2008. május 05.
1/7
RFA
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 Kα felhasadás energiáját. Sn: maximum: 400, Kα energiája: 8047 eV Cu: maximum: 127, Kα energiája: 25270 eV A két-két adatra a számítógép egyenest illesztett melynek egyenlete: y = 63,0879x + 37,6 ahol y az energia x pedig a csatornaszám.
Réz és ón kalibrációja 20000
Beütésszám
16000 12000 8000 4000 0 0
Mérés ideje: 2008. április 22.
200
400 600 Csatornaszám
2/7
800
1000
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
RFA
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 Kα vonalait, legtöbbjének Kβ vonalát is, azért kevesebbet, mert a Kβ 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 Kα 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 = 10.61 ± 0.03 eV B = 1.46 ± 0.06 Elvégezve ugyanezt a meglévõ Kβ vonalakra: A = 12.27 ± 0.04 eV B = 2,0113 ± 0.058
Gyári minta kalibrációja 80000
Beütésszám
60000
40000
20000
0 0
200
400 600 Csatornaszám
800
1000
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) 60 percig mértünk. Feltételezzük, hogy a két mintában lévõ koncentráció nem tér el egymástól nagyságrendileg. Ebben az esetben igaz lesz az x/(x+c) = T1/T2 összefüggés. Ebben az esetben x-t akarjuk meghatározni, c pedig az ismert koncentráció (c = 250 µg). L vonalakat sikerült mérnünk, és meghatározni az alatta lévõ területet.
Mérés ideje: 2008. április 22.
3/7
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
RFA
T1 Lα
delta T1 T2 delta T2 4719 95 3898 143
Lβ
6399
106
4491
140
Lγ
1268
60
734
80
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 (60 perc), mint a másikat (5 perc), ezért a területet is 1/12-ed részével kell figyelembe venni (T2 -> T2/12). Átalakítva a fenti egyenletet : x := c⋅
T2 T 1 − T2
.
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 = 17.00 µg ± 1.85 µg adódik. Ólommal szennyezett falevél spektruma (5 perc mérési idõvel)
Beütésszám
1200
800
400
0 0
Mérés ideje: 2008. április 22.
200
400 600 Csatornaszám
4/7
800
1000
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
RFA
"Tiszta" falevél spektruma (60 perc mérési idõvel) 10000
Beütésszám
8000 6000 4000 2000 0 0
200
400 600 Csatornaszám
800
1000
A mérés további részében különbözõ anyagokat vizsgáltunk meg, ahol értelemszerû, hogy milyen anyag, ott nem írjuk le külön.
Bizmut spektruma 4000
Beütésszám
3000 2000 1000 0 0
Mérés ideje: 2008. április 22.
200
400 600 Csatornaszám
5/7
800
1000
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
RFA
Wolfram spektruma
Beütésszám
600
400
200
0 0
200
400 600 Csatornaszám
800
1000
Kapcsoló spektruma 1600
Beütésszám
1200
800
400
0 0
200
400 600 Csatornaszám
800
1000
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.
Mérés ideje: 2008. április 22.
6/7
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
RFA
Aranylánc spektruma
Beütésszám
1200
800
400
0 0
200
400 600 Csatornaszám
800
1000
A vizsgált tárgy egy aranylánc volt. Összetevõk: Cu, Au, Ag Az utolsó tárgyunk egy aranymedál volt. Összetevõk: CU, Ag, Au
Arany medál spektruma 10000
Beütésszám
8000 6000 4000 2000 0 0
Mérés ideje: 2008. április 22.
200
400 600 Csatornaszám
7/7
800
1000
Készítette: Ocskán Soma, Puszta Adrián II. éves fizikusok
