RU2781625C2 - Method for x-ray-fluorescent determination of content of metal impurities in thin metal foils - Google Patents
Method for x-ray-fluorescent determination of content of metal impurities in thin metal foils Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781625C2 RU2781625C2 RU2020139751A RU2020139751A RU2781625C2 RU 2781625 C2 RU2781625 C2 RU 2781625C2 RU 2020139751 A RU2020139751 A RU 2020139751A RU 2020139751 A RU2020139751 A RU 2020139751A RU 2781625 C2 RU2781625 C2 RU 2781625C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foil
- content
- thickness
- metal impurities
- analytical
- Prior art date
Links
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000013068 control sample Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 9
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010748 Photoabsorption Effects 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013072 incoming material Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- -1 medical products Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000005315 stained glass Substances 0.000 description 1
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической химии и технической физики, а также к различным областям науки, техники и технологии, где для исследования элементного состава материалов используется рентгеноспектральная волнодисперсионная или энергодисперсионная аппаратура, и где требуется информация о составе исследуемых объектов, в том числе при разработке технологии и производстве конструкционных материалов на машиностроительных предприятиях и при производстве радиотехнических элементов, оценке качества при входном контроле, при определении безопасности пищевых, медицинских и других материалов и продуктов.The invention relates to the field of analytical chemistry and technical physics, as well as to various fields of science, engineering and technology, where X-ray spectral wave-dispersive or energy-dispersive equipment is used to study the elemental composition of materials, and where information is required on the composition of the objects under study, including the development of technology and in the production of structural materials at machine-building enterprises and in the production of radio engineering elements, quality assessment during incoming control, in determining the safety of food, medical and other materials and products.
Изобретение может быть использовано в аналитических и исследовательских лабораториях, выполняющих анализ материалов на рентгеновских спектрометрах и анализаторах, в том числе и для определения примесей и легирующих элементов, поскольку примесные и легирующие элементы могут являться наиболее важными компонентами ряда материалов, определяя многие их качества, физические и эксплуатационные свойства.The invention can be used in analytical and research laboratories that analyze materials on X-ray spectrometers and analyzers, including for the determination of impurities and alloying elements, since impurity and alloying elements can be the most important components of a number of materials, determining many of their qualities, physical and performance properties.
К таким задачам можно отнести определение примесей в тонких кремниевых пластинах, изготовляемых на радиотехнических заводах, и в тонкой металлической фольге при производстве и выпуске готовой продукции, при входном контроле поступающих материалов при разбраковке и определении типа материала на складе.Such tasks include the determination of impurities in thin silicon wafers manufactured at radio engineering plants, and in thin metal foil during the production and release of finished products, during input control of incoming materials during sorting and determining the type of material in stock.
Фольга это металлическая «бумага», тонкий и гибкий лист из алюминия, олова, латуни, меди, серебра, золота и других металлов и сплавов. Фольга находит широкое применение в промышленности, научных исследованиях, в медицине, в пищевой промышленности и в быту. Фольга из технического золота, серебра, платины, палладия, иридия и родия применяется при изготовлении радиодеталей. В электротехнике золотую фольгу используют для золочения деталей приборов (проводов, обмоток и др.) из-за хорошей электропроводности золота в сочетании с очень высокой коррозионной стойкостью, покрывают золотом детали магнетронов СВЧ-печей, что позволяет увеличить срок их службы. В космонавтике покрытие золотом используют для защиты от инфракрасного излучения солнца. Фольга листовая оловянная благодаря своим физическим и химическим свойствам применяемая в химической и легкой промышленности, в электропромышленности, машиностроении и приборостроении. Обладает высокой санитарно-гигиенической стойкостью к воде, атмосферной коррозии, неорганическим соединениям. До появления алюминиевой фольги, в оловянную фольгу упаковывали пищевые продукты, конфеты и чай. Также эта фольга применяется с целью производства конденсаторов в электротехнической индустрии. Оловянную фольгу наклеивают на плоские конденсаторы и на лейденские банки, на электростатические аппараты и стекла. Латунь является прочным, легким и экологически безопасным цветным металлом. Латунная фольга нашла довольно широкое применение при осуществлении работ с витражами, в декорировании поверхностей интерьера. Медная фольга широко применяется при экранировании электромагнитного излучения. Также медная фольга используется при производстве аккумуляторов, гибкого медного кабеля. В приборостроении из медной фольги изготавливают гибкие печатные схемы. Медная фольга является материалом для изготовления нагревательных пленок, которые нашли свое применения в автомобилестроении, самолетостроении. Медная фольга также используется для экранирования телекоммуникационных кабелей, антенных кабелей.Foil is metallic "paper", a thin and flexible sheet of aluminium, tin, brass, copper, silver, gold and other metals and alloys. Foil is widely used in industry, research, medicine, food industry and everyday life. Foil from industrial gold, silver, platinum, palladium, iridium and rhodium is used in the manufacture of radio components. In electrical engineering, gold foil is used for gilding parts of devices (wires, windings, etc.) due to the good electrical conductivity of gold in combination with very high corrosion resistance, parts of magnetrons of microwave ovens are coated with gold, which makes it possible to increase their service life. In astronautics, gold coating is used to protect against infrared radiation from the sun. Sheet tin foil, due to its physical and chemical properties, is used in the chemical and light industries, in the electrical industry, mechanical engineering and instrument making. Possesses high sanitary and hygienic resistance to water, atmospheric corrosion, inorganic compounds. Before the advent of aluminum foil, food, candy, and tea were packaged in tin foil. Also, this foil is used for the production of capacitors in the electrical industry. Tin foil is glued on flat capacitors and on Leyden jars, on electrostatic devices and glasses. Brass is a durable, lightweight and environmentally friendly non-ferrous metal. Brass foil has found a fairly wide application in the implementation of work with stained-glass windows, in decorating interior surfaces. Copper foil is widely used for shielding electromagnetic radiation. Copper foil is also used in the production of batteries, flexible copper cable. In the instrument industry, flexible printed circuits are made from copper foil. Copper foil is a material for the manufacture of heating films, which have found their application in the automotive and aircraft industries. Copper foil is also used for shielding telecommunication cables, antenna cables.
Самое широкое применение находит алюминиевая фольга. В пищевой промышленности ее применяют для упаковывания продуктов, из нее изготавливают термопакеты. В медицинской сфере алюминиевая фольга активно используется для герметичной упаковки лекарств, в том числе таблеток. В техническом плане алюминиевую фольгу используют для теплоизоляции, необходимой при строительстве, утепления стен и балконов. Этот материал также служит основой для пароизоляции труб горячего и холодного водоснабжения. Используют фольгу при выполнении электротехнических работ, изготовлении деталей для кондиционеров и конденсаторов, с успехом применяют в полиграфии, мебельной и автомобильной промышленности. При производстве кондиционеров техническая алюминиевая фольга применяется для возведения решеток в климатических приборах. Кроме того, этот материал используется в производстве трансформаторов и электрических катушек. Алюминиевая фольга пищевая является основной многих упаковок и контейнеров.Aluminum foil is the most widely used. In the food industry, it is used for packaging products, thermal bags are made from it. In the medical field, aluminum foil is actively used for hermetic packaging of medicines, including tablets. In technical terms, aluminum foil is used for thermal insulation required during construction, insulation of walls and balconies. This material also serves as the basis for the vapor barrier of pipes for hot and cold water supply. Foil is used in the performance of electrical work, the manufacture of parts for air conditioners and capacitors, and is successfully used in the printing industry, furniture and automotive industries. In the production of air conditioners, technical aluminum foil is used for the construction of grilles in climatic devices. In addition, this material is used in the manufacture of transformers and electrical coils. Food grade aluminum foil is the basis of many packages and containers.
Химический состав и толщина пищевой холоднокатаной алюминиевой фольги регламентируется в ГОСТ 745-2014 Фольга алюминиевая для упаковки [1]; она используется для упаковывания пищевых продуктов, лекарственных препаратов, изделий медицинского назначения, продукции косметической промышленности, а также для производства упаковочных материалов на основе алюминиевой фольги. Толщина фольги находится в диапазоне толщин от 0.006 до 0.2 мм (от 6 мкм до 200 мкм).The chemical composition and thickness of food cold-rolled aluminum foil is regulated in GOST 745-2014 Aluminum foil for packaging [1]; it is used in the packaging of foodstuffs, medicines, medical products, cosmetics, and aluminum foil packaging materials. The foil thickness is in the thickness range from 0.006 to 0.2 mm (from 6 µm to 200 µm).
Фольгу изготовляют из алюминия и алюминиевых сплавов марок: 8011, 8011А, 8111, 1145 и 1050 с химическим составом, указанным в табл. 1.The foil is made from aluminum and aluminum alloys of grades: 8011, 8011A, 8111, 1145 and 1050 with the chemical composition indicated in Table. one.
Прочие примеси (каждая в отдельности) в зависимости от марки алюминия или сплава должны находиться в содержаниях каждого не более 0.03-0.06%.Other impurities (each separately), depending on the grade of aluminum or alloy, should be in the content of each not more than 0.03-0.06%.
Аналогичные требования по диапазону толщин и химическому составу существуют и для фольги алюминиевой для технических целей по ГОСТ 616-73 [2].Similar requirements for the range of thicknesses and chemical composition exist for aluminum foil for technical purposes according to GOST 616-73 [2].
Известны многочисленные методы определения примесей металлов в алюминиевых сплавах. Например, метод определения железа в алюминии [3].There are numerous methods for determining metal impurities in aluminum alloys. For example, the method for determining iron in aluminum [3].
А. Фотометрический метод определения железа. Сущность метода состоит в растворении пробы электрохимическим путем или в соляной кислоте, восстановлении трехвалентного железа до двухвалентного гидроксиламином, образовании оранжевого комплекса двухвалентного железа с 1,10-фенантролином и последующем измерении оптической плотности раствора при длине волны 510 нм.A. Photometric method for the determination of iron. The essence of the method is to dissolve the sample electrochemically or in hydrochloric acid, reduce ferric iron to ferrous iron with hydroxylamine, form an orange complex of ferrous iron with 1,10-phenanthroline, and then measure the optical density of the solution at a wavelength of 510 nm.
Б. Атомно-абсорбционный метод. Сущность метода состоит в растворении пробы в соляной кислоте в присутствии пероксида водорода и последующем измерении атомной абсорбции железа при длине волны 248,3 нм в пламени ацетилен-воздух.B. Atomic absorption method. The essence of the method consists in dissolving a sample in hydrochloric acid in the presence of hydrogen peroxide and then measuring the atomic absorption of iron at a wavelength of 248.3 nm in an acetylene-air flame.
К недостаткам этих способов, выбранных в качестве аналогов, относятся, в первую очередь, необходимость растворения пробы и использование большого количества химической посуды и агрессивных химических реактивов, визуальный контроль за протеканием реакций, сжигание в пламени ацетилен-воздух, что делает сам процесс длительным, трудоемким и субъективным для исполнителей, которые проводят анализ. Также к недостаткам следует отнести и то, что эти методы определяют состав алюминиевого сплава, а не непосредственно алюминиевой фольги, для которой необходимо определить содержание примесей.The disadvantages of these methods, chosen as analogs, include, first of all, the need to dissolve the sample and the use of a large amount of chemical glassware and aggressive chemical reagents, visual control over the course of reactions, combustion in an acetylene-air flame, which makes the process itself lengthy, laborious and subjective for the performers who conduct the analysis. Also, the disadvantages include the fact that these methods determine the composition of the aluminum alloy, and not directly aluminum foil, for which it is necessary to determine the content of impurities.
Известен способ рентгенофлуоресцентного анализа, позволяющий определять элементы в исследуемых материалах, являющийся наиболее близким к заявленному изобретению и выбранный в качестве прототипа [4]. Сущность этого способа заключается в измерении аналитической линии элемента примеси в известном материале Ii, измерении аналитической линии этого элемента в одноэлементном образце Ii0, и расчет содержания примеси в известном материале
где значение абсорбционного фактора рассчитывают по формуле:where the value of the absorption factor is calculated by the formula:
где Ci среднее содержание примеси в известном материале. Ji и Ji0 рассчитывают по программе расчета теоретических интенсивностей с учетом всех влияющих факторов [5]. Недостатком прототипа является обстоятельство, что толщина фольги может быть ненасыщенным слоем для интенсивности флуоресценции аналитической линии элемента i.where C i is the average impurity content in a known material. J i and J i0 are calculated according to the program for calculating theoretical intensities, taking into account all influencing factors [5]. The disadvantage of the prototype is the fact that the thickness of the foil may be an unsaturated layer for the fluorescence intensity of the analytical line of element i.
Отношение интенсивности слоя пробы толщиной d к интенсивности излучения насыщенного слоя определяется соотношением:The ratio of the intensity of the sample layer with thickness d to the radiation intensity of the saturated layer is determined by the relation:
где:where:
I(d)i - интенсивность характеристической линии i от слоя толщиной d;I (d)i - intensity of the characteristic line i from a layer of thickness d;
I(∞)i - интенсивность характеристической линии i от насыщенного слоя пробы;I (∞)i - intensity of the characteristic line i from the saturated sample layer;
λ0 - коротковолновая граница спектра возбуждающего излучения;λ 0 - short-wave boundary of the exciting radiation spectrum;
λEi - длина волны края поглощения, соответствующего аналитической линии;λ Ei is the wavelength of the absorption edge corresponding to the analytical line;
τλ - сечение фотопоглощения излучения с длиной волны λ в элементе i;τ λ - cross section of photoabsorption of radiation with wavelength λ in element i;
μλ - сечение ослабления излучения с длиной волны λ в пробе;μ λ is the attenuation cross section of radiation with wavelength λ in the sample;
μi - сечение ослабления излучения характеристической линии i в пробе;μ i is the attenuation cross section of the radiation of the characteristic line i in the sample;
ϕ, ψ - угол падения возбуждающего излучения на поверхность пробы и угол отбора флуоресцентного излучения с поверхности пробы;ϕ, ψ - the angle of incidence of the exciting radiation on the sample surface and the angle of selection of fluorescent radiation from the sample surface;
Iλ - интенсивность возбуждающего спектра на длине волны λ;I λ - intensity of the exciting spectrum at wavelength λ;
ρ - плотность материала пробы;ρ is the density of the sample material;
d - толщина слоя пробы (измеряется от поверхности пробы).d is the thickness of the sample layer (measured from the surface of the sample).
По формуле (3) можно определить глубину выхода флуоресценции и составить калибровочные кривые (I(d)i/I(∞)i от d) для определения толщины пленок.Using formula (3), one can determine the fluorescence exit depth and compile calibration curves (I(d) i /I(∞) i vs. d) to determine the film thickness.
На фиг. 1 представлена зависимость относительной интенсивности аналитической линии TiKα от толщины алюминиевой фольги. По оси абсцисс отложена толщина фольги в микронах; по оси ординат - относительная интенсивность аналитической линии TiKα: ITiKα(d)/ITiKα(∞). Из фиг. 1 следует, что формула (1) может быть применима для определения содержания титана в алюминиевой фольге, только если толщина фольги превышает 30 мкм.In FIG. 1 shows the dependence of the relative intensity of the TiKα analytical line on the thickness of the aluminum foil. The abscissa shows the foil thickness in microns; along the y-axis, the relative intensity of the TiKα analytical line: ITiKα(d)/ITiKα(∞). From FIG. 1 it follows that formula (1) can be used to determine the titanium content in aluminum foil only if the foil thickness exceeds 30 µm.
В табл. 1 приведены экспериментальные результаты определения содержаний примесей металлов в алюминиевом сплаве 1145 по формуле прототипа (1) на рентгеновском спектрометре «Спектроскан МАКС-GV». В таблице приведены Ci - средние содержания элементов, толщина насыщенного слоя di99, мкм (99% выхода флуоресценции), абсорбционный фактор Pi, ICi - скорости счета аналитических линий для массивного образца, I0i - скорости счета для образца с содержанием элемента 100%, IFi - скорости счета аналитических линий в пищевой фольге толщиной 7 мкм,
Из результатов расчета следует, что расчет содержания примесей металлов в фольге толщиной 7 мкм по формуле прототипа дает занижение от исходных значений от 1,5 до 5 раз. Для линий MgKα и SiKα толщину фольги 7 мкм можно считать насыщенным слоем и результат определения содержания примесей металлов в фольге толщиной 7 мкм по формуле прототипа будет корректным. Содержание основного элемента в фольге алюминия не определяется.From the results of the calculation it follows that the calculation of the content of metal impurities in the foil with a thickness of 7 μm according to the formula of the prototype gives an underestimation of the original values from 1.5 to 5 times. For lines MgKα and SiKα foil thickness of 7 μm can be considered a saturated layer and the result of determining the content of metal impurities in the foil with a thickness of 7 μm according to the formula of the prototype will be correct. The content of the main element in the aluminum foil is not determined.
Из приведенных результатов эксперимента и расчетов можно сделать вывод, что способ прототипа не позволяет получить удовлетворительных результатов определения содержания примесей металлов в тонких ненасыщенных слоях, поскольку не позволяет учитывать толщину фольги. Необходимо применять способы, учитывающие этот фактор.From the above experimental results and calculations, we can conclude that the prototype method does not allow obtaining satisfactory results for determining the content of metal impurities in thin unsaturated layers, since it does not allow taking into account the thickness of the foil. It is necessary to apply methods that take into account this factor.
Техническим результатом заявленного изобретения является способ учета толщины фольги. Заявленное изобретение направлено на достижение технического результата и свободно от указанного недостатка.The technical result of the claimed invention is a method for taking into account the thickness of the foil. The claimed invention is aimed at achieving a technical result and is free from the indicated drawback.
Указанная цель достигается тем, что для получения корректного результата определения содержания примеси металлов в тонких ненасыщенных слоях, в предлагаемом способе дополнительно к прототипу учитывается толщина фольги. Для реализации предлагаемого способа измеряют скорость счета аналитической линии определяемого элемента фольги на анализируемой фольге IiF и на контрольном образце с содержанием этого элемента 100% Ii0, рассчитывают экспериментальное отношение этих скоростей счетаThis goal is achieved by the fact that in order to obtain the correct result of determining the content of metal impurities in thin unsaturated layers, in the proposed method, in addition to the prototype, the thickness of the foil is taken into account. To implement the proposed method, the counting rate of the analytical line of the determined foil element is measured on the analyzed foil I iF and on the control sample with the content of this element 100% I i0 , the experimental ratio of these counting rates is calculated
рассчитывают теоретическую зависимость этого отношения Ki для различных толщин фольги по формуле (3); численное значение толщины фольги dF определяют при совпадении экспериментального значения отношения и теоретического, рассчитанного для этого значения толщины фольги. По формуле (3) рассчитывают теоретические значения Ki для определяемых элементов в фольге, используя численное значение толщины фольги dF, определенное по измерениям и расчетам для определяемого элемента фольги. Результатом определение содержания примесей металлов в фольге
В табл. 2 представлены результаты расчета содержания примесей металлов в фольге толщиной 7 мкм CFi по предлагаемому способу.In table. 2 shows the results of calculating the content of metal impurities in a foil with a thickness of 7 μm C Fi according to the proposed method.
Из результатов расчета следует, что расчет содержания примесей металлов в фольге толщиной 7 мкм по предлагаемому изобретению позволяет получить точные результаты.From the results of the calculation it follows that the calculation of the content of metal impurities in the foil with a thickness of 7 μm according to the invention allows to obtain accurate results.
Выявленные отличительные признаки в предложенном решении, а также их взаимосвязь, не обнаружены в известных в науке и технике решениях по дату подачи заявки, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".The identified distinguishing features in the proposed solution, as well as their relationship, were not found in the solutions known in science and technology by the date of filing the application, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".
Такой подход наиболее удобен и экономичен когда требуется определять содержание одного или нескольких элементов в металлических фольгах на простых рентгеновских спектрометрах и анализаторах.This approach is most convenient and economical when it is required to determine the content of one or several elements in metal foils using simple X-ray spectrometers and analyzers.
Используемые источники информацииInformation sources used
1. ГОСТ 745-2014 Фольга алюминиевая для упаковки. Технические условия. М., ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2015. 20 с.1. GOST 745-2014 Aluminum foil for packaging. Specifications. M., FSUE "STANDARTINFORM", 2015. 20 p.
2. ГОСТ 618-73 Фольга алюминиевая для технических целей. Технические условия. М., ИПК Издательство стандартов, 2002. 12 с.2. GOST 618-73 Aluminum foil for technical purposes. Specifications. M., IPK Publishing house of standards, 2002. 12 p.
3. ГОСТ 12697.7-77. Алюминий. Методы определения железа (с Изменениями N 1, 2, 3, 4). М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 10 с.3. GOST 12697.7-77. Aluminum. Methods for the determination of iron (with
4. Патент РФ на изобретение №_RU 2682143 С1, МПК: G01N 23/223. Способ рентгенофлуоресцентного анализа с градуировкой по одноэлементным образцам / Калинин Б.Д. (РФ) Заявка 2018112202/28(019019) от 04.04.2018. Опубликовано 14.03.2019. Бюл. №8 (прототип).4. RF patent for the invention No._RU 2682143 C1, IPC: G01N 23/223. The method of X-ray fluorescence analysis with calibration according to single-element samples / Kalinin B.D. (RF) Application 2018112202/28(019019) dated 04/04/2018. Published on 03/14/2019. Bull. No. 8 (prototype).
5. Плотников Р.И., Савельев С.К., Федоров С.И. Моделирование энергодисперсионного рентгеновского спектрометра в вычислительной среде X-ENERGO // Оптика и спектроскопия. 1995. Т. 78, №1. С. 174-176.5. Plotnikov R.I., Saveliev S.K., Fedorov S.I. Simulation of an energy-dispersive X-ray spectrometer in the X-ENERGO computing environment // Optics and Spectroscopy. 1995. V. 78, No. 1. pp. 174-176.
Claims (13)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020139751A RU2020139751A (en) | 2022-06-02 |
| RU2781625C2 true RU2781625C2 (en) | 2022-10-17 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU890181A1 (en) * | 1980-03-27 | 1981-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья | Device for multi-element x-ray radiometric analysis |
| SU1087857A1 (en) * | 1983-03-03 | 1984-04-23 | Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Method of chemical compound identification and determination content thereof |
| SU1831109A1 (en) * | 1989-07-27 | 1996-03-10 | Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов АН СССР | Device for x-ray luminescent analysis of thin films |
| JP2012132826A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Siltronic Ag | Method for analyzing metal impurities of silicon wafer |
| RU2524454C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of determining concentration of element in substance of complex chemical composition |
| RU2555191C1 (en) * | 2014-04-24 | 2015-07-10 | Владимир Константинович Егоров | Device for x-ray-fluorescent analysis of materials with flux generation by flat x-ray waveguide-resonator |
| RU2584064C1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method for x-ray fluorescence determination of content of impurities of structural materials |
| RU2682143C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | X-ray fluorescent analysis method with calibration by the one-element samples |
| RU2753164C1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-08-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "АМБ" | Method for x-ray fluorescence analysis of concentration of elementary composition of substance |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU890181A1 (en) * | 1980-03-27 | 1981-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт минерального сырья | Device for multi-element x-ray radiometric analysis |
| SU1087857A1 (en) * | 1983-03-03 | 1984-04-23 | Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Method of chemical compound identification and determination content thereof |
| SU1831109A1 (en) * | 1989-07-27 | 1996-03-10 | Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов АН СССР | Device for x-ray luminescent analysis of thin films |
| JP2012132826A (en) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Siltronic Ag | Method for analyzing metal impurities of silicon wafer |
| RU2524454C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method of determining concentration of element in substance of complex chemical composition |
| RU2555191C1 (en) * | 2014-04-24 | 2015-07-10 | Владимир Константинович Егоров | Device for x-ray-fluorescent analysis of materials with flux generation by flat x-ray waveguide-resonator |
| RU2584064C1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method for x-ray fluorescence determination of content of impurities of structural materials |
| RU2682143C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-03-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | X-ray fluorescent analysis method with calibration by the one-element samples |
| RU2753164C1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-08-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "АМБ" | Method for x-ray fluorescence analysis of concentration of elementary composition of substance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| St-Onge et al. | Towards quantitative depth-profile analysis using laser-induced plasma spectroscopy: investigation of galvannealed coatings on steel | |
| KR900008955B1 (en) | Coating thickness and composition measuring method of alloy coating | |
| EP1206679B1 (en) | X-ray fluorescence analysis of multilayered samples | |
| US6784431B2 (en) | Method of measuring anodize coating amount using infrared absorbance | |
| Brocchieri et al. | Estimation of Ag coating thickness by different methods using a handheld XRF instrument | |
| Zhang et al. | Effect of surface oxidation on emissivity properties of pure aluminum in the near infrared region | |
| CN102410992B (en) | Simplified element measurement method through laser-induced plasma spectral standardization | |
| CN102410993A (en) | Elemental Measurement Method Based on Standardization of Laser-Induced Plasma Emission Spectra | |
| Takahara | Thickness and composition analysis of thin film samples using FP method by XRF analysis | |
| RU2781625C2 (en) | Method for x-ray-fluorescent determination of content of metal impurities in thin metal foils | |
| Guerra et al. | Development of a combined portable x-ray fluorescence and Raman spectrometer for in situ analysis | |
| Beeghly | An X‐Ray Method for Determining Tin Coating Thickness on Steel | |
| Ida et al. | Analysis of wrapped or cased object by a hand-held X-ray fluorescence spectrometer | |
| Ashida et al. | Development of a compact grazing exit X-ray fluorescence spectrometer for fast trace elemental analysis | |
| Lopes et al. | Thickness measurement of V2O5 nanometric thin films using a portable XRF | |
| KR101568489B1 (en) | Apparatus for measuring thickness and component content of coating layer | |
| Szilágyi et al. | Development of an X-ray fluorescence spectrometric method for the analysis of atmospheric aerosol samples | |
| Queralt et al. | Thickness measurement of semiconductor thin films by energy dispersive X-ray fluorescence benchtop instrumentation: Application to GaN epilayers grown by molecular beam epitaxy | |
| Sitko | Study on the influence of X-ray tube spectral distribution on the analysis of bulk samples and thin films: fundamental parameters method and theoretical coefficient algorithms | |
| Fatima et al. | High-sensitivity detection of trace metal impurities in aluminum alloys using CF-LIBS and CC-LIBS for industrial and environmental applications | |
| JP4513425B2 (en) | Evaluation method of press formability of galvanized steel sheet | |
| KR100489298B1 (en) | Method of measuring alloying degree for galvannealed steels by XRD | |
| Hannachi et al. | Spectroscopic analysis of a laser-induced NaCl–water plasma. The influence of self-absorption | |
| Daniš et al. | Determination of the thickness of polycrystalline thin films by using X-ray methods | |
| JPH0576574B2 (en) |