“Лабораторийн шинжилгээний орчин үеийн багажууд ба түүний хэрэглээ” эрдэм шинжилгээний хуралд оюутны 2-р шатны шалгаруулалт ирүүлсэн бүтээл. Ц.Мөнхдэлгэр Б.Хишигжаргал

1. Рентген флоуресценцийн багаж
ба түүнийг орчин үеийн судалгаа
шинжилгээнд ашиглах нь
Subtitle

2. Агуулга
Зорилго
Үүсэл хөгжил
Онолын хэсэг
Туршилтын хэсэг
Дүгнэлт

3. Зорилго
• Энэхүү илтгэлээр рентген туяаны физик ба рентгенфлуоресценцийн
цацрагыг ашиглан хатуу ба шингэн дээжийн найрлагыг илэрхийлсэн
спектрийг гаргах онолын үндэслэл болон рентгенфлуоресценцийн
анализаторын бүтэц, хийц, ажиллагааны зарчим талаар дурьдсан болно.

4. Рентген флоуресценцийн багажны үүссэн
түүхээс
• 1895: Вильгельм Конрад Рентген (Верзбургийн Их Сургууль)
туршилтаар хоолойноос гарах рентген туяаг нээсэн.
X = үл мэдэгч ⇒ X-цацраг буюу X-туяа
• 1913: Рентген хоолойг ашиглан XRF туяа үүсэх бололцоотойг
туршилтаар баталсан.
• 1913: Мозелийн хууль: ν = K(Z− σ)2
• 1948: Фраедман ба Бюркс нар долгионы уртын ялгалттай XRF спектрометрийн
анхны хэлбэрийг бүтээсэн.
• 1965: АНУ –ын Лоренц Беркелийн лабораторд Si(Li) детекторийн хийж,
энергийн ялгалттай анхны системийг бүтээсэн.

5. •Рентгенцфлоуресценц гэж юу вэ?
Рентген анализын арга нь бодисын бүтэц ба химийн найрлагыг
тодорхойлсон рентген диффракцийн ба рентген флоуресценц гэсэн хоёр
төрөлд ангилагдана. Рентген флоуресценцийн анализын арга нь янз бүрийн
объектуудын тухайлбал: биологи, геологи, хүнс барилгын үйлдвэрүүдийн
технологийн процессыг хянахад өргөн хэрэглэгддэг. Учир нь шинжилгээг
маш хурдан гүйцэтгэдэг. Шинжилгээний үр дүнд элементийн агууламжийг
чанар ба тооны хэлбэрээр гаргана.

7. Рентген флоуресценцийн давуу ба сул тал
Анализын багаж техникийн давуу тал:
• Олон элемент тодорхойлох чадвартай, хатуу ба шингэн дээжинд элементийн анализ хийх, дээж бага зарцуулагддаг
• Тодорхойлох концентрацын муж: ppm-ээс % хүртэл (үндсэн ба микро, хольц элементүүдийг тодорхойлох
бололцоотой)
• Элементийн муж: бор-оос уран хүртэл (онолоор)
• Үйлдвэрийн процесын хяналт: металлурги, цемент, шил, бусад аж үйлдвэрлэл
• Хэрэглэгдэх салбар: Уул уурхайн олборлолт болон ашиглалт, геологи ба геохими, материалын судалгаа, хүрээлэн
буй орчны шинжилгээ, археологи гэх мэт
• Дэлхий дээр 14000 орчим XRF багажийг хэрэглэж байна.
Анализын багаж техникийн сул тал:
• Шинжилгээ хийхэд шаардагдах бодис урвалж өртөг өндөртэй, олдоц багатай байдаг.
• Монголд хэрэглэгддэг багаж нь зөвхөн Na11-U92 хүртлэх элементүүдийг тодорхойлдог.
• Монголд цөөн тоогоор байдаг өндөр үнэтэй багаж юм

8. Рентген флоуресценцийн рентген цацраг
• Хэт ягаан туяа ба 𝛾 цацрагын хооронд
орших цахилгаан долгионы мужийг
рентген цацраг (x-ray) гэнэ. Энд:
h – Планкийн тогтмол (6.6254·10-34 Ж·с),
c – Гэрлийн долгионы хурд (3.00·108 м/с),
λ – Долгионы урт, м , E – энерги, Ж
• Долгионы уртын нэгж, Ангестрм (1 = 0.1нм = 10-10 м)
• Энерги, Кило-электровольт (кэВ) (1Ж = 6.24·1015 КэВ

9. Рентген туяаны хоолойн бүтэц
• Вакуум татуулсан шилэн хоолойд улайсгагч вольфрам (катод) ба анод
байрлуулна.
• Анод нь: маш цэвэр металл (Cr, Mo, Rh,
Ag, W)
• Нам вольтын хүчдлээр катодыг халааж
W утаснаас электроныг цацруулна.
• Сөрөг утга бүхий өндөр хүчдлийг улайсгуурт өгч электроныг хурдасгаж
анодруу бөмбөгдөнө.
• Үүссэн рентген туяа хоолойноос бериллийг цонхоор гадагш гарна.

10. Атомын талаарх Борын ойролцоолол
• Атом дах электорууд энергийн тасралттай түвшинд оршино.
• Электронууд K, L, M, N, O, P
давхраанууд дээр оршино (гол
квантын тоо n=1,2,3,4,5 бас 6)
• Нэг давхраан дээр орших
электроны максимум тоо: 2n2
• K давхраан дээрх электронууд цөмдөө L давхрааныхаас илүү бат бэх холбогдсон
байдаг.
• K давхраа энергийн I түвшинтэй, L давхраа нь 3 (L1, L2, L3) түвшинтэй, харин M
давхраа нь 5 түвшинтэй болно.

11. Рентген флоуресценцийн багажны бүтэц
ШУТИС-МТС-ийн Анализын нэгдсэн
лабораторын Рентгенфлуоресценцийн
багажны гадаад байдал( Япон,Horibaкомпани).
Рентген флуоресценц (XRF)-ийн багажны
үндсэн бүтэц

12. Энергийн ялгаралттай рентген
флоуресценц (ED-XRF)-ийн бүтэц
ED рентген флоуресценц (ED-
XRF)-ийн бүтэц
Микро рентген флоуресценц

13. Рентген флоуресценцийн багажнууд
WD-XRF-ийн багаж
(Өөрөө дээжийг холидог Филипсын багаж)
ED-XRF-ийн багаж Филипсын Минипал Rh рентген туяаны хоолой
Si PIN-диод детектортой
Хээрийн нөхцөлд энэ багажийг ашиглаж болно.
Цацраг идэвхит изотоп
Энергийн ялгалттай детектор
Si(Li) детектор
Pin диод

14. Туршилтын хэсэг
Чандгана талын ордын нүүрсний үнсний
рентгенфлоуресценцийн спектр
Элемент Чандгана тал Томъёо Чандгана тал
Na 0.00 Na2O 0.00
Mg 7.83 MgO 12.98
Al 6.23 Al2O3 11.78
Si 11.34 SiO2 24.25
S 6.04 SO3 15.07
K 0.2 K2O 0.24
Ca 16.47 CaO 23.05
Ti 0.26 TiO2 0.43
Cr 0.01 Cr2O3 0.02
Mn 0.05 Mn2O3 0.07
Fe 8.16 Fe2O3 11.67
Zn 0.13 ZnO 0.16
Sr 0.26 SrO 0.31
Чандгана талын ордын нүүрсний эрдэс
элементийн найрлага, %
Туршилтыг ШУТИС-ийн ХШУС-ийн анализын лабораторид Рентген
флоуресценцийн спектроскопи Horiba МЕ-500W (энэхүү багаж нь Na11-U92
хүртлэх элементүүдийг тодорхойлдог) багаж дээр гүйцэтгэж үр дүнг зураг-
10, 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

15. Рентгенфлуоресценцийн анализын хэрэглээ
Энэхүү багажны тусламжтайгаар эрдэс түүхий эд, төмөрлөг, барилгын
янз бүрийн материал, хүнсний бүтээгдэхүүн амьтан ургамалд агуулагдах
элементүүдийн (Be-гээс U хүртэл нийт 82 элемент) агууламжийг хатуу,
шингэн дээжинд нэгэн зэрэг хурдан (3 минутанд) тодорхойлохын
зэрэгцээ шинжилгээний хариуг түргэн гаргах шаардлагатай хил гаалийн
хяналт хийх, үйлдвэрлэлийн технологийн процессын дамжлага дахь
бүтээгдэхүүний чанарыг хянах зорилгоор өргөн ашигладаг болно.

16. Дүгнэлт
1. Энэхүү багаж нь хурдан хугацаанд 80 орчим төрлийн элементийг
тодорхойлох чадвартай цаг хугацааг маш их хэмнэнэ.
2. Хатуу шингэн бодисуудын элементүүдийг тодорхойлох чадвартай