О том, как реально "работают" "аналитические приборы".

videoelektronic — 04.12.2020 Господа, я в шоке. Залез тут разбираться с параметрами реальных рентгено-флуорисцентных анализаторов ( РФА ) и впал в ужОс. Оказывается то, что подаётся часто, как аналитическая аппаратура, на самом деле, являются просто экспертными системами с элементами аналитических измерений.

Итак, сперва я объясню, что это за метод определения химического состава веществ. Первая картинка. Светим на вещество первичным рентгеном от рентгеновской трубки, получаем от вещества ответ в виде индуцированного первичным рентгеновским излучением тоже рентгеновского излучения, но на длинах волн, соответствующих электронным оболочкам исследуемого вещества.



Далее обычно людям показывают картинку №2, где видно, как разные пики на шкале энергий вторичного излучения соответствуют разным веществам. Это пики т.н. характеристического излучения.

Красиво!?



На самом же деле, для того, что бы получить рентгеновский ответ от вещества, его надо конечно же облучить рентгеновским излучением с энергией большей, чем энергия ответных квантов излучения. Чем более тяжелые атомы вещества (чем больше номер вещества в таблице Менделеева), тем короче длина волны характеристического излучения этого вещества (больше энергия исходящих фотонов). По этому поводу даже есть закон Мозли. Более того, от более тяжелых веществ исходит больший выход мощности характеристического излучения.

Т.е. что бы, облучив первичным рентгеном снять за раз всё распределение вторичного рентгена по энергиям, не может быть и речи в традиционных приборах. Тяжёлые вещества обязательно забьют сигнал от лёгких. В продвинутых РФА используют несколько рентгеновских трубок для того, что бы получить от каждой разный первичный рентген (от сверхмягкого до жёсткого) и изучить ответ пробы в разных, так сказать, спектрах. Проблема там возникает в том, что сегодня нет достаточно эффективных конструкций рентгеновских трубок для генерации хотя бы мягкого излучения достаточной для быстрых измерений мощности, поэтому прямые аналитические исследования на РФА могут растягиваться на несколько часов. ( мы, кстати, изобрели и продвигаем сейчас рентгеновскую трубку позволяющую эффективно перестраивать излучаемый ей спектр и его мощность от мягкого рентгена до достаточно жёсткого, но статья о другом ).

Статья о том, как сейчас поступают разработчики РФА, особенно, когда надо выпускать бюджетную модель ширпотребовского применения и снимать бабки с рынка, а больше одной рентгеновской трубки в аппарат не засунуть, так как клиент не потянет (Боливар не вынесет двоих!, а тем более троих!).

Итак, делаем аппарат на одной рентгеновской трубке. Он, естественно показывает нам только тяжелые вещества. Сигнал от всего лёгкого забивается шумом сигнала от тяжёлых веществ. Например, вы исследуете какой-то сплав железа с марганцем, с молибденом и вольфрамом, в котором есть ещё и примеси углерода, серы и т.п..... и.... видите только вольфрам, ну ещё немного молибдена.
Можно ли таким прибором определять состав сплавов? Вы меня спрашиваете? Спросите у производителей, ширпотребовские приборы которых "определяют" всё!Очень просто! В компьютеры их приборов зашита экспертная система, которая перед "измерениями" ведёт примерно такой диалог с пользователем:
1) "Вы собираетесь измерять металлы, керамику и стекло или другое." - выбираем "Металл".
2) "Выберите вид сплава, который вы хотите измерить: алюминиевый, сталь, специальная сталь, медный сплав... " - выбираем, допустим (для прикола) алюминиевый сплав (при том, что самого алюминия этот прибор точно никак увидеть не может!).

В принципе, для смеха производители прибора могли бы спросить у потребителя, на какой конкретно алюминиевый сплав навёл он свой РФА, но это была бы совсем наглость. В реальности, информации, которую пользователь предоставил экспертной системе на компьютере РФА уже достаточно, что бы по 1-2-3 зафиксированным тяжёлым примесям в образце по таблицам соответствия установить примерно, какой сплав исследуется, и .... (там-там-там)..... вывести на экран всё процентное содержание всех веществ в этом сплаве (при том, что прибор большую их часть в принципе не способен физически фиксировать!) Но пользователь то доволен. У него полное ощущение, что он обследовал образец аналитическим устройством, включённым, кстати, в реестр средств ИЗМЕРЕНИЙ! "Измерений", Карл!
Теперь про "измерения" всяческих следов через вроде бы более продвинутый аналитический прибор типа МАСС-СПЕКТРОМЕТР. А что, точный прибор, вещества по массам делит очень точно.



Только вот он эти вещества, что бы разделить по массам, сперва ионизирует. Он не массовый состав нейтральных молекул анализирует, а массовый состав ионов после ионизации (обычно потоком электронов) пробы первичного газа или испарённого вещества, заброшенной в вакуум. И тут ... трам-там-там... при ионизации газа (а тем более испарении твёрдых веществ) тяжелые и сложные молекулы всё норовят распадаться на более простые и лёгкие. Т.е. масс-спектрометр на самом деле тоже не исследует исходное вещество, а исследует компот из осколков этого вещества....
А дальше тоже всё это загружается в .... экспертную систему, которая ищет то, чему её "научил" программист. Например, если исходные таблицы соответствий этой системе дали с химическим оружием типа "Новичок", то система будет выдавать некие вероятные совпадения с этим набором веществ. Если же экспертной системе масс-спектрометра дали задачу искать другие вещества, например, осколки сивушных масел и денатурата, то и тут программа не подведёт.
Т.е. любой каприз за ваши деньги, господа!
К чему это я? Так, просто в голову пришёл именно такой пример, который конечно же никак не связан ни с какими реальными персонажами.

И да, если вы дочитали до конца, то мы с вами молодцы!

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив