Author Produced

לכימות רנטגן פלורסצנטיות נתונים באמצעות מפות

JoVE Journal
Chemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Chemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

כאן, נדגים את השימוש בתוכנה התאמה פלורסצנטיות רנטגן, מפות, שנוצרו על-ידי Argonne National Laboratory עבור כימות של קרינה פלואורסצנטית מיקרוסקופ נתונים. כימות הנתונים שמביאה שימושי להבנת התפלגות היסודות של יחסי stoichiometric בתוך מדגם של ריבית.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Nietzold, T., West, B. M., Stuckelberger, M., Lai, B., Vogt, S., Bertoni, M. I. Quantifying X-Ray Fluorescence Data Using MAPS. J. Vis. Exp. (132), e56042, doi:10.3791/56042 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

כימות של רנטגן קרינה פלואורסצנטית (XRF) מיקרוסקופיה מפות על ידי התאמת ספקטרום raw סטנדרט ידוע הוא קריטי עבור הערכת ההרכב הכימי ואת התפלגות היסודות בתוך חומר. XRF מבוססת סינכרוטרון הפכה שיטת אפיון אינטגרלי למגוון רחב של נושאי מחקר, במיוחד בשל טבעה הרסניות ורגישות גבוהה שלה. היום, synchrotrons יכול לרכוש נתוני קרינה פלואורסצנטית ברזולוציות המרחבי מתחת מיקרון, המאפשר ההערכה של וריאציות ההלחנה ב הננומטרי. דרך נאותה כמת, זה ואז ניתן לקבל הבנה מעמיקה, ברזולוציה גבוהה של סגרגציה היסודות stoichiometric קשרי גומלין, התנהגות קיבוץ באשכולות.

מאמר זה מסביר כיצד להשתמש במפות התאמת התוכנה שפותחה על ידי Argonne National Laboratory עבור כימות של מפות XRF מלא בדו-ממד. אנו משתמשים כמו דוגמה נובעת Cu (ב, Ga)2 Se תא פוטו-וולטאי, שצולמו את מקור הפוטון מתקדם הפרעות לקרן החלקיקים 2-המזהה-D-Argonne National Laboratory. אנו מראים את הליך סטנדרטי עבור התאמת נתונים גולמיים, מדגימים כיצד להעריך את טיב התאמה ולהציג את תפוקות אופייני שנוצר על ידי התוכנית. בנוסף, נדון בכתב היד מסוימים מגבלות תוכנה, להציע הצעות כיצד נוספת לתקן את הנתונים יהיה מדויק מבחינה מספרית והן הנציגה של במרחב נפתרה, ריכוזי היסודות.

Introduction

XRF מבוססת סינכרוטרון שימש בין דיסציפלינות מרובים במשך עשורים רבים. לדוגמה, זה כבר בשימוש בביולוגיה על מחקרים כגון זה נעשה על-ידי Geraki. et al., שבו הם לכמת את כמות מזערית של מתכת ריכוזים בתוך רקמת שד סרטניים, שאינם סרטניים 1. באופן כללי יותר, כמותיים XRF הוחלה על מגוון רחב של לימודי ביולוגיה מודאג עם ריכוזים מתכת ב תאים ורקמות, כפי שתואר על ידי. Paunesku et al. 2. באופן דומה, protists ימיים נחקרו על יסודות קורט 3,4 , הפצות מיקרו - ואת חומר מזין אפילו נצפו בתוך תאי הצמח 5. על-ידי. Kemner et al. 6, אשר זיהו הבדלים ברורים מורפולוגיה והרכב אלמנטלים בתאי חיידקים יחיד, התאפשרה גם דרך ניתוח XRF כמותית. בנוסף, במיוחד רלוונטיים לדוגמה מגולה בזאת, מדענים חומרי לימוד התקנים תא פוטו-וולטאי עשו שימוש XRF ברזולוציה גבוהה עבור מחקרים על קיומו של תת מיקרון זיהומים מתכת מוליכים למחצה סיליקון 7 , 8, correlative עבודה על הפצות אלמנטלים איך להשפיע על הביצועים חשמל התקנים שמשי 9,10, זיהוי מעברי צבע תלויי-עומק של סיגריות דק סרט תאים סולריים באמצעות מרעה שכיחות רנטגן קרינה פלואורסצנטית (GIXRF) 11.

רבים ממחקרים אלה לעשות שימוש לא רק את היכולות ברזולוציה גבוהה של סינכרוטרון פלואורסצנציה רנטגן ללמוד התפוצה המרחבית, אלא גם כימות של המידע לצורך הסקת מסקנות מספריים. במחקרים רבים חיוני לדעת את ריכוזי היסודות הקשורים עם ההפצות המרחבי הנ. למשל, בעבודה על-ידי Geraki et al., המחקר הנדרשים לכימות ההבדל בריכוזים של ברזל, נחושת, אבץ, אשלגן, סרטני, רקמות השד שאינם סרטניים, טוב יותר להבין איזה ריכוזים להיות מזיק ברקמות אנושיות 1. באופן דומה, לעבוד על ידי לואו ואח. עשה שימוש XRF כימות כדי לזהות כמויות קטנות של כלור שולבו פרוביסקיט תאים סולאריים כאשר מסונתז גם עם וגם בלי סימנים מקדימים המכילים כלור 12. לכן, בוודאות מחקרים שבה ריכוזי האלמנטים הם כימות הדרושים, כמו שצריך היא צעד הכרחי, חיוני.

התהליך של לכימות ריכוזי היסודות של מדידות קרינה פלואורסצנטית (XRF) רנטגן מתרגם פלורסצנטיות ספירות בעוצמה לתוך ריכוזים המוניים (למשל µg/cm2). ספקטרום raw להציג מספר הפוטונים שנאספו על ידי גלאי קרינה פלואורסצנטית ואנליזת האנרגיה כפונקציה של אנרגיה. הספקטרום קודם מתאים, ואז לעומת מדידה סטנדרטית כדי לחשב את הנתונים כימות. בפרט, השלב הראשון של הולם ספקטרום קרינה פלואורסצנטית חיוני גם עבור ספירת הדם של היסודות. זה כי לפני במדידות, ספירות הן מנופה מבוסס על האנרגיה שלהם, אשר הופך לבעיה כאשר שני רכיבים עם מעברים פלורסצנטיות דומה כלולים במדגם. במצב זה, ספירות עשוי להיות שגוי מנופה, ובכך המשויכים לרכיב הלא נכון.

זה לעתים קרובות גם צורך לכמת XRF ספקטרה על מנת במדויק להסיק מסקנות על כמויות יחסיות של אלמנטים במדגם. ללא כימות נכונה, סעיפים של יסודות כבדים, יסודות קלים יושוו ישירות, תוך התעלמות הבדלים לכידת צלב ההסתברות סעיף, הקליטה, זריחה, הנחתה של חלקיקי האור פלורסצנטיות, המרחק של אדג ' הקליטה של הרכיב מהאנרגיה האירוע, אשר כולם משפיעה על מספר פוטונים בולט הגלאי. לכן, התהליך של התאמת המצלמה עבור כל מפה והשוואה בין עוצמות שיא כדי התקן, אשר שניהם נעשים בהליך הבא, הוא קריטי עבור כימות מדויק של כל אחד הריכוזים היסודות.

נדגים כיצד להמיר הסעיפים raw של הפוטונים פלורסצנטיות יחידות של מיקרו-גרם לסנטימטר מרובע (µg/cm2) על-ידי הזזת הראשון של ספקטרום נפרד, או קשת מסוכם כל הספקטרום בודדים יוצרו כל מדידה ספוט או פיקסל ב מפה דו-ממדית. ספקטרום נרחב זה מדגים את עוצמות היחסי של הרכיבים השונים הכלולים במדגם. המרחק שלקצה הקליטה של יסוד מסוים הוא מן האנרגיה קרן האירוע משפיע על עוצמות פסגות פלורסצנטיות שלהם. באופן כללי, קרוב יותר את שתי האנרגיות הם, ככל האינטנסיביות הופק עבור רכיבים אלה, למרות שאין זה תמיד המקרה. איור 4 Ref 13 מציג את התלות של אורך קליטת פוטונים רנטגן, המתייחס ישירות עוצמת וכתוצאה מכך, עבור רוב הרכיבים של תא סולארי methylammonium פרוביסקיט יודיד עופרת. זה מדגים את התגובה זריחה של אלמנטים ביחס אנרגיה, מראה שזה לא ירידה מתמדת בתגובה עם הגדלת המרחק מן האנרגיה האירוע, אלא כי זה גם תלוי הרכיב עצמו.

התוצאה של מערכת היחסים הזו היא כי ריכוזי היסודות גולמי עשוי להופיע גבוה יותר עבור רכיב ערוצי באנרגיות עירור, קרוב יותר לאנרגיה האירוע, גם אם הכמויות נכון הרכיבים הללו נמוכים ביחס רכיבים אחרים עם עירור אנרגיות רחוק יותר האירוע. לכן, התלות אנרגיה של עוצמה, יחד עם גורמים אחרים כמו זריחה התשואה וריאציות, קצוות ספיגה שונים, גלאי רגישות, רקע מדידות, וכו ', לכן התאמת הנתונים חשוב מאוד לפני ציור מסקנות על הכמויות אלמנטלים שנצפו. אנחנו מכן להחיל באלגוריתם התאמת הקשת נפרד, שבו המשתמש מגדיר את רכיבי והפרמטרים כדי להתאים באמצעות מסמך טקסט.

האלגוריתם, שנוצרו על-ידי ווגט ואח. 14, עושה שימוש מחוזות סינון ריבית (ROI), שבו הוא משלב במשך שיא אזורים של אלמנטים מסוימים, ואת עקרון ניתוח גורמים (PCA). ראשית, PCA נעשית כדי לזהות רק את הרכיבים ואת פסגות ניכרים בעוצמה רבה. דבר זה מאפשר ההפרדה של הרעש האות אמיתי. . הבא בתור, העיקרון רכיבים הם לכמת מספרית, וזה חשוב עבור deconvoluting אלמנט פסגות עם האנרגיה עירור, לדוגמה חופפים Au מ'α ו- P Kα לבסוף, רועי סינון שאפשר למרוח את הנתונים המספריים על-ידי שילוב מעל אזורים שצוינו.

להתייחס ספירות ריכוזי היסודות, נמדד הפניה כימות היטב (המכונה לעתים קרובות "המוסר") תחת אותם תנאים מדידה, הגיאומטריה ואת האנרגיה, כמו המדגם במחקר. תקן זה הוא לעתים קרובות מ דרזדן AXO או מן המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST). הם מכסים מגוון רחב של אלמנטים שונים וכוללים ייערכו הפצות היסודות. נירמול מהסעיפים נמדד המדגם לעניין הסעיפים של תקן תחת התנאים באותה מידה מספק את הבסיס עבור כימות היסודות עבור המדגם של ריבית.

ליתר דיוק, מפות מזהה את הרכיבים ואת שלהם ריכוזים של התקן גם על ידי העובדה כי לפרטים הרגילים ידועה על-ידי התוכנית (כמו במקרה של סטנדרטים AXO ו NIST) או באמצעות נתונים שמוזנים לתוך קובץ נפרד (במקרה של ברמה אחרת בשימוש). ממידע זה, התוכנית מתייחסת נמדד עוצמות האלמנטים סטנדרטי תחת ההגדרות מדידה לריכוז הצפויה נעוץ מפות. זה יוצר את גורם קנה המידה כדי להתאים עבור כל היסט ואז extrapolates את שיעור קנה המידה לכל היסודות הנותרים אינם כלולים בתקן. גורם קנה המידה כולל ואז ההיסט מן ההגדרות מדידה וכל המידע שמסופק בתוך מפות עבור ההמרה ליניארי של ספירת raw לדחיסות בקירבה µg/ס מ2.

כאן, נדגים כיצד להפוך את השימוש של התכנית, מפות, שפותחה על ידי ד ר ס ווגט, לכמת נתונים שנרכש beamlines קרינה פלואורסצנטית בעל יכולת ארגון לאומי מעבדה (ANL) 14. הנתונים המשמש ההפגנה נרכשה על סקטור 2-מזהה-D של ANL באמצעות הגדרת המדידה המוצגת באיור 1 של 10. ההליך מתאים ויכול להיות מיושם גם לנתונים שנלקחו beamlines אחרים, עם זאת, שימו לב כי מאפיינים מסוימים של beamlines ANL מוטבעים בתוכנית ולא צורך לעדכן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: לפני תחילת המדידות, חשוב לדעת כמה דברים על המדידות נלקח: מספר אלמנטים גלאי בשימוש - beamlines שונים להשתמש הגלאים השונים אשר לפעמים הם מחולקים למקטעים קטנים יותר, שממנו הם הסעיפים לקרוא, הידור; התקרית מהאנרגיה שבשימוש; ומדדתי את הסטנדרט. מידע זה יוחל ברחבי היבטים שונים של ההליך.

1. הגדרת התוכנית

  1. הורד את מסוג IDL ואת התוכנית מפות
    הערה: קישורים להורדת מסוג IDL ומפות ניתן למצוא ב http://www.stefan.vogt.net/downloads.html ו- http://www.harrisgeospatial.com/ בהתאמה. יחד, קבצי התוכנית של יתכנו לקחת עד כ 20 MB. דרישות שטח בפועל עבור תהליך המדידה, אולם, למעשה להיות הרבה יותר גדול, תלוי במספר קבצי נתונים בכדי להתאים את גודלי הקבצים שלהם. דרישות התקן המינימלי למדידה הם בערך 8 GB זיכרון RAM, מעבד ליבה כפולה או ארבע ליבות עם מהירויות מעל 2.0 ג'יגה-הרץ. שוב, הדרישות להגדיל באופן דרמטי עם גודל הקבצים המתאימים.
    1. כדי להוריד את המחשב הווירטואלי מסוג IDL, פתח את הקישור המופיע ו ליצור חשבון. לאחר קבלת אישור הדוא ל, היכנס אל אתר האינטרנט ובחר באפשרות "הורדות" תחת הלשונית "החשבון שלי". בתוך הורדות, צריך להיות אופציה עבור התוכנה מסוג IDL האחרונה עבור Windows, Mac או לינוקס. עבור הוידאו, שימש את הגירסה 8.5 של מכונה וירטואלית מסוג IDL.
      הערה: עבור הוידאו, גירסה 1.7.3.12 של מפות שימש. גירסה 1.7.3.12 מעל יכול לשמש עבור ההתאמה של נתונים רכשה במצבי הן stepscan והן flyscan.
    2. לחץ על הקישור עבור הגירסה העדכנית ביותר של מפות ולהוריד את תיקיית ה-zip. קובץ ה-ZIP צריך להכיל את הקובץ הבינארי של מפות מסוג IDL, כמו גם את קבצי "compound.dat" "henke.xdr", "xrf_library.csv".
    3. להעביר את הקבצים שלושה האחרונים אל התיקיה "ליב" בתיקיה מסוג IDL שנוצרו במסמכים בעת ההתקנה. קבצים אלה מכילים מידע ספציפי קרינה פלואורסצנטית רנטגן לצורך מפות. למשל, קובץ הספרייה XRF מאחסן את כל האנרגיות עירור עבור כל הרכיבים.
    4. מקום כלשהו על סמל התוכנית מפות, עם זאת, זה לעתים קרובות קל יותר להניח אותה על שולחן העבודה. כך קל יותר לאתר ולהפעיל את ממשק המשתמש הגרפי (GUI).
  2. לאסוף את הקבצים הדרושים למדידה ראשונית
    הערה: הקבצים הנדרשים לפני ביצוע התאמה נקראים "maps_settings.txt", "maps_fit_parameters_override.txt", קבצי נתונים המסתיימים ב- "מד א" לבין קובץ רגיל המסתיימת ב- ".mca". ערכה דוגמה של קבצים אלה ניתן למצוא במסמכים המצורפים. הקובץ הרגיל שסופק הוא תקן AXO זה נמדד בסקטור 2-מזהה-D של Argonne National Laboratory באמצעות תקרית אנרגית קרן רנטגן 10.4 קוו. באותן ההגדרות שימשו את המידות של הנתונים המוצגים להפגנה.
    1. העברת הקובץ מתאים פרמטרים, את קבצי הנתונים וקבצי את תקן בספריה המשמשת בעת רכישת נתונים למחשב שבו תבוצע ההתאמה עם מפות. בנוסף, ניתן להשתמש את קובץ ההגדרות של מפות סיפקה את המידע המשלים לכל מצב.
    2. צור תיקייה בשולחן העבודה. לדוגמה, ליצור "C:\Users\user\Desktop\Fittingfiles". חשוב מאוד כי אין קבצים או תיקיות הכלול מסלול למדידות של מכילים. רווח, כמו מפות לא יוכלו לגשת אליהם.
    3. ליצור תיקיית משנה של "Fittingfiles" בשם "מד א" ולמקם את כל קבצי הנתונים "מד א" שנרכשה מן המדידות פלורסצנטיות רנטגן בפנים. הקפד לכלול את קובץ המפה נציג שישמש כדי ליצור את ההתאמה. למשל, וידאו, הקובץ "2idd_0220.mda" משמש כי זה הכי דומה מידות ואת הרזולוציה עבור רוב המפות הנותרים בכדי להתאים.
    4. למקם את הקבצים הנותרים של 1.2 שלב תיקיית האב. ניתן לערוך קבצים אלה בשלבים המתוארים להלן.
      1. למקם את הקבצים סטנדרטי (המסתיימת ב- ".mca") בתיקיה "Fittingfiles".
        הערה: תקן מתאים היטב צריך להכיל-מינימום שני אלמנטים במשותף עם הדגימות נחקר. במקרים שבו קיים לא סטנדרטיות מסחרי מתאים, מדגם מייצג המכיל רכיבי עניין בכמויות ידוע עשוי להיות מפוברק ומשמשת כסטנדרט. במצב זה, יש למדוד את הדגימה שנוצרו באותו אופן כמו בכל קנה מידה אחרים.
      2. בעת שימוש של AXO דרזדן תקן 15, שנה את שם הקובץ להיות "axo_std.mca". עבור גלאי רכיב 1, קובץ אחד בלבד נדרש, צריכים לסיים עם ".mca". עם זאת, אם שימש גלאי 4-רביע, צריך להיות ארבעה קבצים סטנדרטי עם ".mca0" דרך ".mca3".
      3. אם משתמש את המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) תקן 1833 או 1832 עבור סרט דק דגימות, שם הקובץ דבר כמו תקן NIST הוא מאוחר יותר נבחר באופן ידני מאשר הפניה בתוך התוכנית.
        הערה: בשלב זה, תקן אחת בלבד ניתן להחיל למדידות של בכל פעם. עם זאת, אם קיים חשש כי תקן מסוים אינו מכסה מספר הרכיבים המוכלים גם במדגם של עניין, אפשרי להפעיל שוב את המדידות באמצעות סטנדרטים שונים בכל פעם. ניתן להשוות את הנתונים לכל סטנדרט ואז על דיוק.
      4. אם התקן אחד או יותר, או להעביר את כושרם ".h5" קבצים מתוך כל הפעלה לתיקייה ברורים עם תוויות עבור כל תקן או לשנות את שמות הקבצים, למשל המסתיימת ב- "_ < בשימוש רגיל >"
      5. אם לא של AXO או את NIST רגיל היא מספקת הדגימות נחקר, למדוד דוגמה אחרים כסטנדרט ככל שהוא מכיל כמות ידועה של רכיבים. על מנת מפות לדעת להשתמש בזה חדשות שנוצרו סטנדרטי, להוסיף את הקובץ "maps_standardinfo.txt" תיקיית האב, "Fittingfiles". קובץ זה כבר נכלל במידע משלים, שעשוי להיות מותאם ישירות לשימוש.
        1. לשימוש בתקן שנוצר, פתח את קובץ מידע סטנדרטי ' הזן את שם הקובץ עבור התקן, אשר עשוי להיקרא משהו המסתיימת בהתבניות נאות ".mca", כדי לשמש בתור "שם הקובץ:" (אם משתמשים מרובים הגזרות, להזין רק את השם המסתיימת ב- ".mca0"). בשלב הבא, לפרט את האלמנטים בתקן מופרדים באמצעות פסיקים בשורה "ELEMENTS_IN_STANDARD:".
        2. על ידי הכפלת הצפיפות של כל רכיב בתקן עובי של התקן, לחשב את צפיפות אמיתיות לכל אלמנט µg/ס מ2. רשימת ערכים אלה לפי סדר לגבי סדר הרכיבים ברשימה בשלב 1.2.4.4. בשורה "משקל:", גם מופרדים באמצעות פסיקים.
      6. להתאים את מספר הקבצים בשם "maps_fit_parameters_override.txt" עבור מספר אלמנטים גלאי בשימוש. אם רק גלאי אחד שימש, הקובץ שומר על התבנית "maps_fit_parameters_override.txt".
      7. אם גלאי 4-רביע שימש, להעתיק, להדביק את הקובץ פרמטרים ארבע פעמים בתוך תיקיית האב ושנה ההרחבות של טווח מ- ".txt0" ל ".txt3".
      8. להכניס הקובץ "maps_settings.txt" כי זה מראה את המספר הנכון של גלאי אלמנטים בשורה "DETECTOR_ELEMENTS:" (זה צריך להיות 1 או 4).

2. ביצוע ההתאמה

  1. מפות ריצה
    1. לחץ פעמיים על הסמל "maps.sav" הממוקם על שולחן העבודה ולאחר מכן לחץ במקום כלשהו על החלון המוקפץ מסוג IDL כדי להמשיך.
    2. בחלון הראשון לאחר הפתיחה, שנקרא "תתחיל: מפות v < גירסה בשימוש >", בחר "הקש כדי שינוי האב dir" ולאחר מכן בחר את התיקיה "Fittingfiles" שיצרת קודם לכן.
    3. בחר "בסדר ולך בתצורת".
  2. ליצור קשת מתוך המפה נציג לשימוש הולם
    1. מתוך חלון תצורה, אשר ניתן לגשת דרך "config + להפיק מפות" "תצורת כללי", שינוי הפרעות לקרן החלקיקים הגדרת כדי שיתאימו הפרעות לקרן החלקיקים המשמש המידות.
      1. אם מדידות הושלמו ב הפרעות לקרן החלקיקים שונים, לוודא באיזו אפשרות בתוכנית הוא הכי דומה בפרמטרים של ההתקנה בשימוש הפרעות לקרן החלקיקים. הפרעות לקרן החלקיקים יכולות עבור מתקדם פוטון מקור (APS) ב- ANL ניתן למצוא ב- https://www1.aps.anl.gov/Beamlines/Directory. השוואה בין פרמטרים מסוימים כגון רזולוציה, שטף ניתן לקבוע באיזו הגדרה ANL בחלון תצורה הדומה ביותר הפרעות לקרן החלקיקים המשמש את המידות.
    2. בחרו 'בחר קבצים מד א (ו מדריך)' ועבור התיקיה אמור להיפתח אל התיקיה "Fittingfiles" המכיל את כל הקבצים הדרושים. לאחר מכן בחר קובץ "מד א" שמתאים למפה נציג (זה צריך להיות מפה של פרמטרים הרכב או מידה דומה עבור רוב הסריקות. שייכנסו להיות באמצעות הפרמטרים הוקמה מתוך המפה נציג) ולחץ על "פתח" .
      הערה: אם זה לא נפתח אל התיקיה הנכונה, ניתן לשנותו באמצעות בחירת "האב dir" התיקיה המתאימה.
    3. סוג האנרגיה של האירוע בקוו.
    4. בחרו 'התחל עיבוד'. בסיום התהליך, תיקיות חדשות שונים נוצרו בספריה, בתוך התיקיה "img.dat", צריך להיות 1 או 5 קבצים (בהתאם למספר גלאי בשימוש) בשם ".h5".
      הערה: במקרה של גלאי רכיבים מרובים, קובץ אחד h5 נוצרת עבור כל מקטע של הגלאי (לדוגמה, קבצי ".h50" דרך ".h53" עבור גלאי 4-רכיב) וקובץ אחד זה הממוצע של הרכיבים הבודדים.
      1. כדי להציג רכיבים מסוימים מעובד, אבל לא מתאים או כימות, הזן רכיבים אלה בשורה "ELEMENTS_TO_FIT:" של קובץ ה-"maps_fit_parameters_override.txt". לכלול רכיבים עם פסגות L-M-קו או כמו "In_L" או "Au_M" למשל. אחרת, הקובץ מעובד רק יכיל מידע מפה עבור רכיבים שהיו כלולים בקובץ פרמטרים מתאים לפני העיבוד.
    5. כדי להציג את הספקטרום, עבור אל "קובץ" "לפתוח את התמונה XRF - avg או רכיב יחיד בלבד" ולאתר בתיקיה "img.dat" את הקובץ שנוצר ".h5" ישמש עבור ההתאמה של המפות הנותרים, ולאחר מכן בחר "פתוח".
      הערה: ישנם מגוון דרכים להצגת הקובץ מעובד, אשר מכיל את הספקטרום נפרד של הנתונים הגולמיים, או את הסכום של ספקטרום בודדים רכשה על כל פיקסל בתוך המפה, כמו גם את המפות מלא של הנתונים לא כשיר ולא unquantified. ברוב המקרים, מומלץ להציג את הנתונים מנורמל לתא יון במעלה הזרם, ניתן לעשות זאת על-ידי "ארה ב- IC"הולך הנפתחת השנייה של הספריה מפות ובחירה.
      1. להציג את הנתונים המופקים על-ידי בחירת צפייה"←"רב תצוגת הרכיב (ז)", אשר תציג את המפות מעובד עבור כל אחד מהרכיבים.
        הערה: בשלב זה, הנתונים נראה שיש כבר לכמת, כפי שהם מיוצגים ביחידות של µg/ס מ2, אולם, הם לא עדיין היה תתאים, ולכן אינם מייצגים את הנתונים כימות כראוי. השלמת ההתאמה בפועל, הוא יעקוף את הקובץ ".h5", אז זה מאוד חשוב לעקוב אחר אילו קבצים יש להתאים, אשר פשוט הומרו לתבנית ".h5", כמתואר בשלב 2.2.4.
      2. לצורך המדידות, הצג את הקשת נפרד, אז לכו ל "צפייה" ← "קשת עלילה נפרד". איור 1 מראה דוגמה של איך ייראה הספקטרום נפרד (בלבן).
    6. לשמור את הנתונים ספקטרום משולב לקובץ ". txt" על-ידי בחירה "ליצור פלט" "לייצא סדרת ספקטרה משולב raw (ארוכים)". סגור את החלון.
      1. כדי לשמור את התמונה, השתמש בתוכנית לכידת מסך, כמו מפות עצמה אין אפשרות לשמור את התמונה.
      2. כדי replot את הנתונים, להתוות את הנתונים המיוצאים ספקטרום משולב כנגד הטווח אנרגיה בעזרת כל תוכנת ויזואליזציה של נתונים.
        הערה: הקובץ עם הקשת משולב תיקרא "intspec _ < הפרעות לקרן החלקיקים > < samplenumber >. h5.txt" ניתן למצוא בספריית האב בתוך תיקיית בשם "פלט".
  3. הכנת קובץ ה-עקיפה למדידות
    1. "כלים" → "ספקטרום כלי" ולאחר מכן בחר את הקובץ ". txt" בשם "intspec _ < הפרעות לקרן החלקיקים > < samplenumber >. h5.txt"
    2. פתח את הקובץ בשם "maps_fit_parameters_override.txt", אשר צריכים עכשיו להיות ממוקם בספריה המרכזית כפי שמתואר בשלב 1.2.3., והזן את ההגדרות ידוע כפי שמתואר להלן. קובץ זה משמש בכל המצבים, ללא קשר מספר אלמנטים גלאי.
      1. בשורה "DETECTOR_ELEMENTS:", ודא כי המספר הוא המספר המתאים עבור מספר אלמנטים גלאי המשמש את הפרעות לקרן החלקיקים.
      2. בשורה "ELEMENTS_TO_FIT:", הזן את כל האלמנטים הצפויה חסרים, תיוג L ו- M שורות עם סיומות "_L" ו- "_M". K-קווים מנועות כברירת מחדל.
      3. בשורה "COHERENT_SCT_ENERGY:", הזן את האנרגיה של האירוע. שתי השורות הבאות, לכלול חסם עבור הטווח אנרגיה, כמו מפות יתאימו עבור האנרגיה התקרית המדויק. בדרך כלל, בטווח של ± 0.2 קוו כדי ± 0.5 קוו מהאנרגיה האירוע מספיקה.
      4. בשורה "MAX_ENERGY_TO_FIT:", הזן ערך לא פחות מ- 1 קוו מעל האנרגיה התקרית ובאופן דומה לשורה "MIN_ENERGY_TO_FIT:", הזן ערך לא פחות מ- 1 קוו.
      5. בחלק התחתון של הקובץ, שם נמצאות האפשרויות "SI_ESCAPE_ENABLE:" AND "GE_ESCAPE_ENABLE:". בהתאם החומר של הגלאי יסוד בשימוש (סי או ג ' נרל אלקטריק), הזן 1 עבור הרכיב המשמש ו- 0 עבור הרכיב אינו בשימוש. זה לשלב גורם לברוח עבור הרכיב גלאי התאם.
      6. מתחת קווי 2.3.2.5, הזן את שמות הרכיבים גלאי. חשוב מאוד כי מידע זה הוא הנכון, אחרת כימות יהיה שגוי כי זה מפנה הערוצים המקובלים בתהליך.
        1. כדי למצוא את שמות הקבצים המתאימה, פתח את הקובץ "מד א" על-ידי בחירת "קובץ" "לפתוח את הקובץ מד א" ואז הולך צפייה" "תצוגת הרכיב מרובה (ז)" ובחירה בצד ימין התחתון "בחר רכיבים/גלאי" . פעולה זו תפתח חלון המכיל את כל הערוצים מאוחסן בקובץ "מד א". העתק והדבק את תהליך משתנה (PV) השמות עבור SRCurrent (למשל SRCURRENT:S:SRcurrentAI.VAL), ויוצאת רדיואקטיביית (למשל US_IC:2idd:scaler1_cts1. C ו- DS_IC:2idd:scaler1_cts1. B) ו- 4 קבצים בזמן אמת שחלף, הזמן שחלף האמיתי, את קצב הספירה קלט של הקצב ספירת פלט (למשל ELT1:2iddXMAP:ElapsedLive, ERT1:2iddXMAP:ElapsedReal, ICR1:2iddXMAP:dxp1. InputCountRate, OCR1:2iddXMAP:dxp1. OutputCountRate). לבסוף, כוללים את מתן שמות עבור airpath (למשל AIRPATH:0.0).
          הערה: אם לא ברור איזה שמות לשימוש, שאל המדען הפרעות לקרן החלקיקים לקבלת סיוע, שלב זה הוא קריטי עבור הדיוק של ההליך.
    3. שמור את הקובץ.
  4. זיהוי התאמה פרמטרים
    1. לנסות את ההתאמה על ידי "ניתוח" "מתאים ספקטרום".
      1. ראשית, בדוק כי הטווח אנרגיה בחלק העליון של החלון הוא כולל כל האלמנטים של ריבית. באופן כללי, זה הדרך הקלה ביותר לשימוש אותו טווח כפי שנקבע בשלב 2.3.2.3.
        הערה: בשלב הבא, למדידות של הראשון, זה יהיה בסדר אם "לא iters", או מספר האיטרציות המירבי של המדידות, אפס. זה יוגדל מאוחר יותר בתהליך המדידה כדי לשפר את האיכות של התאים.
      2. לבסוף, בחלק התחתון של החלון שבו כתוב "? אצווה מתאימים של הספקטרום", בחר את הכפתור השלישי מלמעלה הנקרא "w / E חינם, FWHM, פיזור, קבוע זנבות" כדי להפעיל את ההתאמה הראשונה. תיקיה בספריה הראשית, ייווצר קובץ חדש בשם "average_resulting_maps_fit_parameters.txt".
    2. בצד השמאל של הכלי קשת, בחר את כל הנפתחת תפריטים בשם "spec" לקרוא "none" למעט אחד, אשר צריך לקרוא "מצויד". אפשרות זו תציג רק את התאמת בשכבות מעל הקשת, עם הקו בצבע המייצג את ההתאמה, את הקו הלבן המייצג את ספקטרום נמדד בהתאמה. מן התמונה הזאת, זה יכול להיות ברור כי הפסגות הגדולות מסוימים אינם חופפים היטב עם הקשת או אפילו כי התאמת אינו מכיל לשיא בכלל איפה הקשת בבירור מדגים אחד. אם זה המקרה, שינויים תצטרך להתבצע ב קובץ פרמטרים מתאים.
    3. להפעיל באמצעות התכונה "להוסיף" ← "יסוד" , (+) וסימנים (-) בתחתית הכלי מפרטים טכניים כדי לחפש מרכיבים החסרה. ניתן לבצע זאת על-ידי בתור נתיבי האנרגיה עם פסגות התאם שאינה מופיעה כדי לכלול.
    4. אם זה לא לגמרי ברור מה אלמנטים עלול להיות חסר, להפעיל את התאמת עם מספר רב יותר של חזרות כדי לשפר את ההתאמה ולעזור להבהיר אילו שיפורים עדיין צריכים להיעשות. ניתן לבצע זאת על-ידי שינוי בחלון "מתאים spec" אפשרות "לא של iters". בדרך כלל, עושה חזרות לפחות 50 תשפר את התאמת משמעותית מספיק כך שיפורים אחרים הדרושים ניתן לזהות בקלות רבה יותר.
    5. להוסיף רכיבים חסרים מזוהה לקובץ ה-"maps_fit_parameters.txt" (הערה: לא את הקובץ "average_resulting" שהוזכר קודם לכן) ולשמור את הקובץ.
      הערה: אם נראה שיש עדיין כמה פסגות לא כלול בההתאמה, זה אפשרי ישנם אלמנטים עם ערימת עליות. ערימה רכיב למעלה מתרחש כאשר שני פוטונים XRF (לעתים קרובות מרכיב אותו עם אותה אנרגיה) פוגעים הגלאי באותו הזמן, להקראה כמו הפוטון אחד עם אנרגיה הוא סכום שני פוטונים המקורי.
    6. לחיפוש ולכלול בכביש מספר אלמנטים, השתמש בפרוצדורה זהה כמו 2.4.3, אבל במקום על-ידי בחירה באפשרות "הוסף" "אלמנט + שרשרת". ברגע pile-ups מזוהים, להוסיף את השילובים אלמנט לקו "ELEMENTS_WITH_PILEUP:" עם האלמנטים הכלולים בכביש מספר אחד המופרדים במקף תחתון (למשל Si_Si עבור פקק הסיליקון-סיליקון) או Si_Cl עבור פקק של הפוטונים סי ו- Cl.
    7. להעריך את היחס הסתעפות של אלמנטי L-קו. מרבית רכיבי K-line כלולים בקובץ ה-פרמטרים בכושר כבר ואלה מצוטט ספרות 16,17ומדויקים במידה רבה. L-קווים, עם זאת, לעיתים קרובות זקוקים לשיפור הם נמצאו להשתנות עם עירור אנרגיה 14. כיום, יש פרוצדורה משפטית כזאת לא M-קווים.
    8. . תראה האלמנטים L-line זקוק משופרת מסעף יחסי שני בסעיפים "BRANCHING_FAMILY_ADJUSTMENT_L:", BRANCHING_RATIO_ADJUSTMENT_L: ".
      הערה: "BRANCHING_FAMILY_ADJUSTMENT_L:" מתאר את נגיש רמות האנרגיה L1, L2, L3, אשר תלויים האנרגיה התקרית. למשל, אם L1 > אנרגיה התקרית > L2, ואז 0, 1, 1 אמור לשמש את הערכים המתאימים ההתאמה.
      1. כדי להתאים את המשפחה מסעף, להתחיל על ידי יצירת שורות בודדות מעוצב עם הרכיב, ואז שלושה 1.' s, כמוצג להלן.
        BRANCHING_FAMILY_ADJUSTMENT_L: In_L, 1-, 1-, 1.
        BRANCHING_FAMILY_ADJUSTMENT_L: Pb_L, 1-, 1-, 1.
      2. התאם את המספרים האלה. כדי להעביר את היחס של עוצמות שיא השייכים לקבוצה כל אחד ביחס לשני בניסיון להתאים בצורה הטובה ביותר את עוצמת התאם עוצמת שיא של הספקטרום משולב.
        הערה: "BRANCHING_RATIO_ADJUSTMENT_L:" לחלופין מתארת כל מעבר L-מעטפת נפרדים, ולכל אחד אנרגיה ייחודית. שינוי היחס מסעף משנה את הערך ביחס לערך מודיעינים ספרות נעוצים בתוך התוכנית מפות על-ידי הכפלת שני הערכים.
      3. כדי להתאים ערכים אלה, ליצור השוואה בין הגובה של הקו הפניה (כחול, צהוב או ורוד בדרך כלל, בהתאם משפחת מסעף) שנמדדו באמצעות התכונה 'הוספה' "אלמנט" ← גובה שיא בפועל, ואז לחשב מסעף יחס של הערכה גסה.
        הערה: לדוגמה, אם הקוβ1 L מיוצג פעמיים גבוה ככל הפסגה בפועל מופיע, אז יחס הסתעפות לקו הזה צריך להיות 0.5 או 50% של הערך ספרות.
    9. שמור את הקובץ fitparameters, חזור על השלבים החל שלב 2.4.2 עד התאם שנראה סביר. כאשר התאם נראה בגבולות ההיגיון, להפעיל ההתאמה עוד פעם אבל עם חזרות לפחות 10 k.
      הערה: זה נעשה כי במהלך תהליך כמת, זה לא ניתן לשנות את מספר האיטראציות בשימוש. לכן, הגדלת מספר איטראציות בשלב זה של התהליך מבטיחה כי המידע בממוצע קובץ פרמטרים בכושר שנוצר, המתעדכנת עם כל ניסיון להתאים והעסיק מאוחר יותר עבור ההליך כמת, הוא מדויק כמו אפשרי.

3. הפעלת ההתאמה

  1. שינוי שם של קבצים
    1. כאשר הקובץ "average_resulting_maps_fit_parameters_override.txt" מתעדכן עם כל התאמה, להשתמש בקובץ זה עבור ההתאמה בפועל זה יחול על כל הקבצים "מד א" צריך כמת. ראשית, שנה את הקובץ "maps_fit_parameters_override.txt" היה בשימוש למדידות של כמו "maps_fit_parameters_override_input.txt". לאחר מכן שנה את שם הקובץ "average_resulting_maps_fit_parameters_override.txt" כמו "maps_fit_parameters_override.txt".
    2. אם באמצעות גלאי 4-יסוד, העתק והדבק את הקובץ שזה עתה בשם "maps_fit_parameters_override.txt" כדי ליצור ארבעה קבצים נוספים, ולאחר מכן שנה את הסיומת של כל כך הם נקראים "maps_fit_parameters_override.txt0" דרך "maps_fit_ parameters_override.txt3 ".
  2. ליצור קובץ תצורה
    1. ללכת "config + להפיק מפות" "תצורת כללי ליצור מפות" ושנה את ההגדרות כמו בהתחלה של ההליך כדי לשקף את הכיוונון מדידה.
    2. בחר את הפרעות לקרן החלקיקים משומשים או הפרעות לקרן החלקיקים נציג וסמנו "שימוש הולם".
    3. לחץ על "בחר קבצים מד א (ו מדריך)" ובחר כל הקבצים "מד א" כשירים מתוך התיקיה "מד א". קבצים אלה נוספו אל התיקיה בעבר בשלב 1.2.3.), אבל אם לא, הם עשויים להיות מועתקות ומודבקות לתוך התיקיה בשלב זה.
    4. בצד הימני של החלון, באמצעות המקש (+) ו- (-) סימנים כדי להזיז ימינה ושמאלה, לגלול האלמנטים ולסמן את אלה כלולים בקובץ ה-פרמטרים בכושר שישמש למדידות של.
      1. להוסיף רכיבים חסרים חלון זה על-ידי בודק קופסה של רכיב שאינו בשימוש, ואז שינוי האלמנט בשם השדה"רועי", כולל "_L" או "_M" בדיוק כפי שכתוב בקובץ פרמטרים מתאים. בנוסף שינוי שם הרכיב, הזן את האנרגיה עבור מיקום מרכז הקו עם האנרגיה הגבוהה ביותר (כלומר אם יצירת טאב עבור In_L, הזן את הערך עבורLα1 אנרגיה) מן הספרות.
        הערה: דרך קלה כדי למצוא ערך זה היא באמצעות התוכנית של הפייסטוס אשר ניתן יהיה להוריד באינטרנט כחלק מחבילת "דמטר עם תות פרל", אשר ניתן למצוא כיום https://bruceravel.github.io/demeter/ 18. אפשרות נוספת היא להוריד את החוברת נתונים רנטגן מ http://xdb.lbl.gov/ דף. בתוכנית הפייסטוס, זה אפשרי לבחור רכיב בטבלה המחזורית, ו לגלול למטה כדי למצוא באנרגיה הנכונה (שים לב שההבדל יחידה בין הפייסטוס מפות).
    5. לבדוק גם את הטפסים עבור "s_i", "s_e", "s_a", "TFY" ו- "Bkgnd".
    6. לאחר כל השינויים שבוצעו, בחר "לכתוב הגדרות בקובץ config" בפינה הימנית העליונה. הקובץ ניתן בשם משהו, אבל חייבת להסתיים בסיומת ".cfg", יש למקם את התיקיה הראשית, "Fittingfiles". קובץ זה יחסוך את כל ההגדרות שהוזן בשלב 3.2.) לשימוש עתידי.
      הערה: בחירת "לקרוא הגדרות מקובץ config" מאפשרת את המשתמש לפתוח את הקובץ המכיל את ההגדרות המאוחסנות בכושר שוב בעתיד. בנוסף, בהגדרות שנשמרו עשוי להשתנות ולהתעדכן על-ידי פתיחת קובץ ".cfg", הזנת השינויים, ולאחר מכן בחירת "לכתוב הגדרות בקובץ config" פעם נוספת.
    7. לבסוף, אם באמצעות תקן NIST (1832 או 1833), לחץ על "שהודיעו" עבור תקן הנכון, בחר את הקובץ רגיל אמור לשמש למדידות.
  3. החלת ההתאמה
    1. בחר התחל עיבוד. סדרה של תיבות יהיה מוקפץ, אחד עבור כל רכיב תקן זה מתאים (בהתאם למספר אלמנטים גלאי בשימוש). זה לא יקרה, עם זאת, אם נעשה שימוש רגיל למעט NIST או AXO.
      הערה: בהתאם המספר והגודל של הקבצים "מד א" להיות בכושר, התוכנית יכולה לקחת בין 30 דקות ל שעות כדי להשלים.

4. בודק את התאמת

  1. פתח את הקבצים עבור ספקטרום מותאם על ידי הולך "קובץ" ← "תמונת XRF פתוח - avg או רכיב יחיד בלבד" ובחר תחת התיקיה "img.dat" אחד מהקבצים ".h5" אשר נוצרו.
  2. בעקבות ההליך אותו כפי שמתואר בשלב 2.2.5.1, פתח חלון צפייה רכיבים מרובים, לנרמל את הנתונים אל התא יון במעלה הזרם.
    1. כדי לבחור אילו רכיבים/ערוצים מוצגים, השתמש מהתפריטים הנפתחים "# תמונות x:" ו "# תמונות יום:" כדי לבחור את הממדים של מפות שיוצג. בשלב הבא, בחר "בחר רכיבים/גלאי", יוצג תפריט מוקפץ עם תיבות הסימון עבור כל הערוצים הכלול בקובץ בכושר ".h5".
  3. בדוק הערכים עבור הרכיבים ידוע במדגם הגיוני. הערכה על הריכוז ניתן לחשב אם העובי דוגמה ידועה. כדי לחשב, השתמש במשוואה הבאה:
    ריכוז = צפיפות אלמנטלים × מדגם עובי
    הערה: לדוגמה, הערכה מהירה של ריכוז נחושת של תא סולארי מיקרומטר 2 סיגריות עבה הוא בערך בן 18 µg/ס מ2. השוואת זה את הערכים עבור נחושת באיור2, ניתן לראות כי ההערכה היא נמוך יותר, אבל זה כימות של סדר גודל ממש.
  4. כדי שניתן יהיה לחץ על סריקות מרובות יש כבר מתאימים, עבור אל "קובץ" ← "עדכון רשימה של קבצים מן הספריה הנוכחית". זה יעמיד את כל הקבצים בתיקיה "img.dat" הנפתחת השלישית מצד השמאל של החלון מפות.
  5. כדי לייצא את הנתונים ל קובץ גיליון אלקטרוני או קובץ איגור, בחר "לערוך קבצי ASCII משולב של מפות" או "להפוך איגור משולב קבצים של מפות" לייצא את הנתונים לכל ערוץ שנבחר מוצגת בחלון. לכן, כדי לייצא את הנתונים עבור כל הערוצים, בחר תחילה מספיק שורות ועמודות עבור מספר אלמנטים וגלאים רוצה להציג אותו לייצא ולאחר מכן לחץ על "בחר רכיבים/גלאי" כדי לבחור בהם. אם זה רצוי לקיים את כל הערוצים נשמרים כקבצים נפרדים, השתמש באפשרות "הפוך נפרד..." עבור סוג הקובץ המתאים.
  6. כדי לייצא את הנתונים עבור אצווה של קבצים, ללכת "קובץ" ← "עדכון רשימת הקבצים הנוכחיים של מדריך". זה יציג את כל הקבצים בתיקיה "img.dat". לאחר מכן, לאחר שנבחר את האלמנטים לייצוא, האפשרות "ייצוא בשילוב קבצי ASCII (נפרדת) של מפות" יפיק גליונות אלקטרוניים עבור כל הקבצים ".h5" בתיקיה.
    הערה: הנתונים המיוצאים יישמרו בתוך התיקיה "פלט" בתוך ספריית האב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ניתן לראות דוגמה של תוצאות התאמה נכונה התוצאות הבאות. קודם כל, איור 1 מוצגת השוואה ישירה בין העניים להתאים, מתאים עבור הקשת נפרד. לא מתאימה היא reparable על ידי הקפדה שללא רכיבים הם חסרים, למשל נחושת, אשר יש לשיא ברור איור 1(משמאל) אבל לא להיכלל ב התאם, והן התאמת את היחס הסתעפות של הקווים L ו- K כדי לשפר את הדיוק. איור 2 מציג במקום השוואה בין הערוצים רכיב לפני ואחרי ההתאמה. ההבדל מורגש הראשון הוא מספר היחידות עבור השינויים בערכים של "נא" כדי "ug/cm ^ 2", טוען כי יש כבר לכמת את הנתונים. בנוסף, מספר טווחים יתיישר עם אלה צפוי מהחישוב המוצע בסעיף 4.2. ערכים אלה בדרך כלל אין עליכם ללכת אפס. אם כן, כמעט תמיד, זה סימן שיש שגיאה ההתאמה.

ניתן לראות גם ברזל וגם ערוצי נחושת לפני ואחרי ההתאמה. מעבר התבוננות הערך משתנה, זאת, ברור כי התמונות יותר נפתרות, הפסים המופיעים הנתונים הגולמיים אינם על התאמה. העלייה ברזולוציה זו באה כתוצאה deconvolution שיא נעשה על ידי ההתאמה לצורך הקמת מכשול ההפרדה של אלמנטים עם חופפים פסגות. . זה רק אחד מן היתרונות של התאמת וכימות הנתונים, מתן היכולת לנתח באופן מדויק יותר איכותית, באופן כמותי את נתוני קרינה פלואורסצנטית בדוגמה מסוים של תא סולארי סיגריות, הוא אחד המאפיינים כי החוקרים מעוניינים ההתפלגות של שלושה קטיונים, נחושת, אינדיום, גליום, ברחבי המכשיר. מחקר סטטיסטי נעשה על מנת ללמוד את השינוי בריכוז שלהם בתוך גרגרי תבואה גבולות 16. מחקר כזה מחייב את רזולוציית משופרת בתוך המפה כך גבולות ניתן יותר בקלות לזהות באמצעות טכניקה קו פרשת המים. בנוסף, היכולת ללמוד את המתאם ואת המתאם נגד מרכיבי מספק בהשקפה על מדגם הומוגניות וכיצד ניתן לשפר אותה.

בעוד כימות הנתונים יכול כעת לשמש להתייחס ריכוזי היסודות, ההליך התאמה אינה מושלמת. תמיד תהיה מידה מסוימת של שגיאה הציג מ השלבים בהליך השונים, לרבות, אך לא מוגבל, האיכות של התאם, הבחירה, מטריקס הומוגניות, מדידה של אקסטרפולציה של התקן, ואת ההשפעה של גורמים אחרים כגון קרינה פלואורסצנטית משנית וכי מדגם עובי וריאציה לא נלקחים בחשבון על ידי מפות. שגיאות אלה ניתן למזער על ידי בחירת תקן הומוגני עם מספר אלמנטים משותפים עם הדגימה, שיפור יחסי מסעף ככל האפשר, עם זאת, שימו לב כי כמה כאלה, כגון בקרת איכות בכושר, שיטתית של שגיאות קשה כדי למגר לחלוטין. למרות שלא מאפשרת ישירות לכמת את השגיאה שנצברו, שנרכש תקנים תספק הערכה שגיאה עבור הריכוזים של היסודות, אשר לעיתים גבוה למדי ויש להתייחס כאשר מנסים לנתח, הפץ שגיאות.

תיקון הנתונים בהמשך מסוימים בעיות כגון וריאציה עובי הקורה הנחתה, זריחה משני יכול לעזור להפחית עוד יותר את השגיאה. מתודולוגיות זמין לעשות תיקונים כאלה מתוארים במקטע דיון.

Figure 1
איור 1. הפגנה של לפני (משמאל) ואחרי (מימין) ההתאמות תקין נעשו בקובץ התאמה כדי לייצר התאמה מדויקת (מוצג בצבע ירוק) של הספקטרום נפרד (באיור לבן) וסופרת מאוחר יותר, כדי להמיר raw µg/cm2 במדויק. שני סוגים נפוצים של שגיאה מוקפים בעיגול ב (א): העיגול האדום מזהה מרכיב חסר, Cu במקרה הזה, ואת למעגל צהוב מזהה בעיה היחס הסתעפות לקו In_L. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
באיור 2. הפגנה של לפני (למעלה) ואחרי (למטה) התאמה כימות של הערוצים פלורסצנטיות עניין. הבולט ביותר הוא השינוי ביחידות של "נא" כדי "ug/cm ^ 2". הערכים כימות של ברזל ונחושת ב 2 מיקרומטר עבה סיגריות תא סולארי על מצע פלדת אל-חלד עבה מיקרומטר 500 הם גודל 1000 ו 100 µg/ס מ2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מנתוני הטבלה עולה החשיבות של התאמת נתונים באמצעות הליך זה. 1 דמויות (מימין) ו-2 (למטה) להראות תוצאה הייצוגי צריכה לנבוע התאמה נכונה. אם יש אין די מתאים, תמונת ספקטרום אינטגרלי ייראה באופן ניכר את, כימות הנתונים שיתקבלו יהיו שגיאות, למרות אלה יהיה קשה לזהות ברוב המקרים. בוודאות סוגי מדגם שעבורו שהסטנדרט אינו נציג של היסודות במדגם, במיוחד כי הדגימות לא להכיל רכיבים בתקן, כימות שמסתמך רק על חיוץ מידע עבור כל הרכיבים של ריבית. במצב כזה, יופיעו ההתאמה מדויק כאשר נותחה באמצעות הקשת נפרד, עם זאת, בעת לכימות, הערכים יופיעו באופן דרמטי שגוי. במצב זה, הוא הופך להיות צורך להשתמש תקן של כמויות ידוע הדומה יותר הדגימה. התהליך של בחירת והשוואת הסטנדרטים גם מומחש במחקר מטפסים משתרגים et al., אשר השתמשו NIST סטנדרטי, כמו גם כמה מסונתז סטנדרטים, עבור לכימות ביולוגית דגימות 3. בעשותם כך, המחברים היו מסוגלים ודא נאותות של כל תקן ולהשוות הצפיפויות אמיתיות המיוצר על-ידי שימוש בכל סטנדרט למדידות. והכי חשוב, הנייר מראה ההפחתה של שגיאה הנובעת בחירת תקן המתאים ואת הפוך, ההשפעה חזקה באמצעות תקן טועה יכול להיות כמת.

בנוסף על התאמה ו כמת, ישנם תיקונים אחרים שניתן לעשות על מנת להבטיח את הפרשנות מדויק של כימות הנתונים המיוצר על ידי XRF. כך למשל מתואר על ידי המערבית ואח. 20, אשר משתמשת חישובים הנחתה שסופקו על-ידי קונור 21 לתיקון נוסף כימות הנתונים עבור עובי ווריאציות, הנחתה קרן בתוך דגימה רב-שכבתית. המאמר משתמש סיגריות סרט דק תאים סולריים בחקר מקרה הממחיש את החשיבות של שימוש כזה תיקונים הנחתה לפני ויוצרים מסקנות על הווריאציות הריכוז התצפיות. התיקון מטפל בבעיה כי דגימה רב שכבתי עם עובי בדוי וריאציה בתוך הרבדים, אזורים לפני התיקון יכול להציע לכמויות גבוהות יחסית של יסוד מסוים בשל עובי מוגבר יותר מאשר היסודות מוגברת ריכוז. התיקון גם חשבונות עבור קרן הנחתה של קרן נכנסות ויוצאות בדגימות מרובת שכבות, כמו גם הנחתה עצמית של רכיבים בתוך השכבה ספציפי של ריבית. זוהי דוגמה אחת של צורך כימות מדויק של רנטגן פלורסצנטיות מיקרוסקופ נתונים נוספים ניתוח. עם זאת, התיקונים המוחלת ב- 20 מבוססות על הנחות לא להחזיק לכל סוגי דוגמיות, עוד תיקונים אולי צריכים לקחת בחשבון בהתאם חומר מדגם מאפיינים מבניים.

חשוב לציין כי הנתונים raw, מצויד לכלול גם סעיפים של זריחה משני המתרחשים מ פוטונים פלורסצנטיות אלמנט אחד לספק מספיק אנרגיה כדי לייצר קרינה פלואורסצנטית פוטונים של יסודות אחרים עם קשירה נמוכה יותר אנרגיות 21 ,22. בידודו של זריחה העיקרי פוטונים מאחרים אינה אפשרית על-ידי התוכנית הולם, וכתוצאה מכך ב- over - ו תחת - quantification של רכיבים מסוימים. ליתר דיוק, האלמנטים עם אנרגיות גבוהות יותר קרינה פלואורסצנטית לספק אנרגיה היסודות של אנרגיה קשירה נמוכה יותר, ולכן אינן נספרות על ידי הגלאי. בינתיים, האטומים מתרגשת על-ידי קרינה פלואורסצנטית משני פוטונים יכול לספור יותר מפעם אחת כי הם שחרור ראשון פוטונים עקב התקרית הקורה ולשחרר מצד שני הפוטונים מן האלמנטים מדגם אחר. הנתונים, איפוא, מחייב טיפול נוסף אם אינטראקציות אלה הם הצפוי להיות השפעה משמעותית על כימות של אלמנטים של ריבית. כיום, הגישה הטובה ביותר לטיפול קרינה פלואורסצנטית המשני הוא דרך מידול, הערכת התשואה, כגון מה מתואר 23. מידע על המשטר שבמהלכן פלורסצנטיות המשני הופך משוואות נוספת ומשמעותית עבור הערכה ניתנים 22.

עבודה זו הוכיחה את הצעדים הראשונים הכרחי עבור כימות של נתוני קרינה פלואורסצנטית רנטגן. למרות התהליך דורש עדיין שיפורים רבים, יכול להיווצר בעיות שהן ספציפיות על סוג הדגימה למד (מוליכים למחצה, תאי צמחים, ברקמות אנושיות, וכו '), השיטה היא שיטה אמינה עבור חילוץ מידע בעל משמעות כמותית מן הנתונים הגולמיים איכותי שנרכש XRF מעבדתיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

אנו להכיר מימון מחלקת האנרגיה של ארצות הברית תחת חוזה דה-EE0005948. השימוש במרכז עבור ננו חומרים, המקור הפוטון מתקדם, שני מתקנים המשתמש של משרד המדע, נתמך על ידי משרד האנרגיה האמריקני, משרד המדע, משרד של בסיסי אנרגיה למדעים, תחת חוזה מס דה-AC02-06CH11357. חומר זה מתבסס על עבודה נתמך בחלקה על ידי קרן המדע הלאומית (NSF) ו את מחלקת האנרגיה (DOE) תחת ה-NSF CA מס EEC-1041895. עריכת וידאו נעשה על ידי VISLAB באוניברסיטת אריזונה. כל דעות, ממצאים, מסקנות או המלצות לידי ביטוי בחומר זה הם אלה של והמלצה, ואינם משקפים בהכרח של ה-NSF או אלמוני. T.N. נתמך על ידי אחוות IGERT-שבת הממומן על ידי הקרן הלאומית למדע (פרס 1144616).

References

  1. Geraki, K., Farquharson, M. J., Bradley, D. A. X-ray fluorescence and energy dispersive x-ray diffraction for the quantification of elemental concentrations in breast tissue. Phys. Med. Biol. 49, 99-110 (2004).
  2. Paunesku, T., Vogt, S., Maser, J., Lai, B., Woloschak, G. X-ray fluorescence microprobe imaging in biology and medicine. J. Cell. Biochem. 99, (6), 1489-1502 (2006).
  3. Twining, B. S., et al. Quantifying Trace Elements in Individual Aquatic Protist Cells with a Synchrotron X-ray Fluorescence Microprobe. Anal. Chem. 75, (15), 3806-3816 (2003).
  4. de Jonge, M. D., et al. Quantitative 3D elemental microtomography of Cylotella meneghiniana at 400-nm resolution. Proc. Natl. Acad. Sci. 107, (36), 15676-15680 (2010).
  5. Duĉić, T., et al. Enhancement in statistical and image analysis for in situ µSXRF studies of elemental distribution and co-localization, using Dioscorea balcanica. J. Synchrotron Rad. 20, 339-346 (2013).
  6. Kemner, K. M., et al. Elemental and Redox Analysis of Single Bacterial Cells by X-ray Microbeam Analysis. Science. 306, (5696), 686-687 (2004).
  7. Bertoni, M. I., et al. Nanoprobe X-ray fluorescence characterization of defects in large-area solar cells. Energy Environ. Sci. 4, (10), 4252-4257 (2011).
  8. Fenning, D. P., et al. Iron distribution in silicon after solar cell processing: Synchrotron analysis and predictive modeling. Appl. Phys. Lett. 98, (162103), (2011).
  9. Buonassisi, T., et al. Quantifying the effect of metal-rich precipitates on minority carrier diffusion length in multicrystalline silicon using synchrotron-based spectrally resolved x-ray beam induced current. Appl. Phys. Lett. 87, (044101), (2005).
  10. Stuckelberger, M. Engineering solar cells based on correlative X-ray microscopy. J. Mat. Res. 32, (10), 1825-1854 (2017).
  11. Streeck, C., et al. Grazing-incidence x-ray fluorescence analysis for non-destructive determination of In and Ga depth profiles in Cu(In,Ga)Se2 absorber films. Appl. Phys. Lett. 103, (113904), (2013).
  12. Luo, Y., et al. Spatially Heterogeneous Chlorine Incorporation in Organic-Inorganic Perovskite Solar Cells. Chem. Mater. 28, 6536-6543 (2016).
  13. Stuckelberger, M. Charge Collection in Hybrid Perovskite Solar Cells: Relation to the Nanoscale Elemental Distribution. IEEE J. Photovolt. 7, (2), 590-597 (2017).
  14. Vogt, S., Maser, J., Jacobsen, C. Data analysis for X-ray fluorescence imaging. J. Phys. IV France. 104, 617-622 (2003).
  15. Applied X-ray Optics: AXO Dresden. Available from: http://axo-dresden.de/mainframe_products.htm (2017).
  16. West, B. M. Grain engineering: How nanoscale inhomogeneities can control charge collection in solar cells. Nano Energy. 32, 488-493 (2017).
  17. Krause, M. O. Atomic Radiative and Radiationless Yields for K and L Shells. J. Phys. Chem. Ref. Data. 8, (2), 307-327 (1979).
  18. Hubbell, J. H., et al. A Review, Bibliography, and Tabulation of K,L, and Higher Atomic Shell X-Ray Fluorescence Yields. J. Phys. Chem. Ref. Data. 23, (2), 339-364 (1994).
  19. Ravel, B., Newville, M. ATHENA, ARTEMIS, HEPHAESTUS: data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT. J. Synchrotron Rad. 12, 537-541 (2005).
  20. West, B. M., et al. X-ray fluorescence at nanoscale resolution for multicomponent layered structures: a solar cell case study. J Synchrotron Rad. 24, (2017).
  21. De Boer, D. K. G. Calculation of X-Ray Fluorescence Intensities from Bulk and Multilayer Samples. X-Ray Spectrom. 19, (3), 145-154 (1990).
  22. Lachance, G. R., Claisse, F. Quantitative X-ray Fluorescence Analysis: Theory and Application. John Wiley & Sons. (1995).
  23. Sokaras, D., Karydas, A. G. Secondary Fluorescence Enhancement in Confocal X-ray Microscopy Analysis. Anal. Chem. 81, (12), 4946-4954 (2009).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics