Lisans biTİrme tezi tez danişmani öğr. Gör. Tanıl akyüZ

2.2.2)Enerji dağılımlı X-Işını floresans tekniği(EDXRF)

X-ışınlarının enerjisini doğrudan doğruya ölçer. Oluşturdukları spektrum enerji başına sayma sayısıdır. Enerji dağılımlı spektrometresinde ise örnekte mevcut olan her bir değişik elementten gelen saymalar aynı anda saptanır. Sayma sayıları çok azdır. "Trace" miktardaki elementler için en çok 10 dakika sarf edilir.

EDXRF kısa dalga boylu X-ışını yayınlan elementlerinin analizinde üstünlük taşımaktadır.

Şekil: 2.2.2)Enerji dağılımlı X-Işını floresans tekniği(EDXRF)

2.2.3)Toplam Yansıma XRF Tekniği(TXRF)

TXRF tekniğinde analizlenen madde miktarı mikrogram veya mikrolitre mertebesindedir. Analizlenecek madde miktarı üst limiti geçerse, detektöre gelen sayma miktarı detektörün sayma miktarını geçer.

TXRF analizinde kullanılan madde miktarı çok küçük olduğundan, elde edilen sonuçlarda belirli bir miktar hata payı bulunmaktadır.

2.2.4)XRF cihazıyla yapılan ölçümlerin avantajları

EDXRF Avantajları	WXRF Avantajları
Aletlerin basitliği:Hareketsiz parçalardan oluşması	0.08'den daha uzun dalga boylarında rezolüsyonun çok iyi olması
Tüm X-ışını spektrumlarının eş zamanlı kullanılması	Yüksek bireysel şiddetlerin ölçülebilmesi:Tüm spektrumun sadece küçük bir kısmı detektöre ulaşabilir
Kalitatif analiz 30 saniyede gerçekleşebilir.	Düşük dedüksiyon sınırlamalarının mümkün olması
Büyük pahalı ve ağır olan yüksek güçlü X-ışını tüpleri yerine alternatif çıkış kaynaklarının kullanılabilmesi

Tablo 2.2.4 XRF cihazıyla yapılan ölçümlerin avantajları

2.4)Örnek hazırlama yöntemleri

X-Işınları floresans sisteminde, örnek hazırlama en hassas kısımdır. Uygun bir yöntem ile, örnek hazıllamakla analiz sonuçları doğru, hassas ve güvenilir mertebelerde elde edilir. Aksi halde istenilen koşullarda hazırlanmamış örneklerin sistemdeki ölçümleride, hatalı olacaktır. Genellikle X-ışınları floresans spektrometrelerinde katı ve sıvı örneklerin analizi yapılır. Örneklerde, analizi istenen elemente göre uygun bir hazılama yöntemi kullanılır. Örnek içersindeki elementlerin miktarları, standart örnekler ile karşılaştırılarak belirlenir. Dedeksiyon miktarı analizi istenen elemente göre % ve ppm aralığında değişir

Büyük hacimli metal örnekden küçük bir parça kesip yüzeyini parlatma yöntemi : Büyük parçalar önce X-ışınları sisteminin içine sığacak oranlarda kesilir daha sonra, yüzeyi parlatılır. Bu işlemler sonucunda örneğin, çelik örnekleri için özel bazı standartlar seçilerek, XRF sisteminde elementlerin verdikleri şiddet oranları standartlar ile karşılaştırılarak değerlendirilir.

Kuru hazırlama yöntemi: Elde edilen analiz sonuçlarının hassiyeti en az olanıdır. Kuru hazırlama yöntemi, analizlemesi istenen elementin sıcaklık ile veya herhangi bir kimyasal işlem sonucunda buharlaşması sonucunda örnekten kaybolma olasılığı var ise bu yöntem kullanılır. Örnek sayısı çok ve örnekte az sayıda elementin analizi az hassasiyet ile isteniyorsa bu yöntem uygulanır. Yöntemde bir miktar selüloz tozu aynı miktarda analizi istenen örnek ile bir havanda homojen olacak şekilde karıştırılarak elde edilen karışım peletleme kalıplarına konularak 25-30 ton basıç altında pireslenir. Bu teknikte, basınç altındaki örnek sıkışır ve yanlara doğru genişler. Halka sabit kaldığından, örnek halka içinde sıkışıp kalır. Bu tabletler sistemde değerlendirilir.

Sıvı hazırlama yöntemi:Bu yöntem kuru yönteme, göre hazırlaması biraz daha zor fakat hassasiyeti bir miktar daha fazladır. Örneklerin çözülmesinde öncelik ile nitrik ve hidroklorür asidi kullanılır. Bazen zor çözülen örneklerde bu asitlerin karışımından hazırlanmış, kral suyu ile çözme işlemi yapılır. Örnek selüloz karışımları havanda iyice öğütüldükten sonra kalıplar vasıtasıyla, preste 30 tonluk basınç altında tabletler haline getirilirler.

Kimyasal yöntemler ile hazırlama yöntemi: Bu hazırlama yönteminde, örneklere kimyasal eritiş işlemi uygulanır. Eritiş maddesi olarak Na veya Li₂B4O₇ / Li₂CO₃ kullanılır. Bu işlem sonucu karışım oval camsı taneler haline dönüşürler. Ayrı ayrı olmak üzere bu tanecikler kabaca kırılarak üzerlerine sabit tartım olan 1500 mg’a gelene kadar selüloz tozu ilave edilir. Daha sonra bu karışım bilyalı değirmende 5 dakika öğütme işlemine tabi tutulur.Buradan alınan karışın 30 tonluk basınç altında, özel kalıplarda preslenerek tabletler haline getirilir. XRF sisteminde gerekli işlemler ile istenen sonuçlar elde edilir. İlave etme yöntemi

İç Standard kullanarak hazırlama yöntemi:Matris etkisinden ileri gelen hataları en az düzeye indirebilmek için uygulanan en etkin yöntemdir. Yöntemde örnek ve standardlara, analizi istenen elementin karakteristik X-ışınına yakın dalga boyunda karakteristik X-ışını veren başka bir element eş miktarda eklenir. İç standard olarak eklenen bu elementin, matristen analizi istenen elementle aynı mertebede etkilendiği varsayılır. Analizde, elementin ve iç standardın karakteristik X-ışınları pik şiddetleri, aynı koşullarda ölçülerek elde edilen değerler birbirlerine bölünerek yeni değerler elde edilir. Çalışma eğrisi çizilirken standardların o elemet için verilen değerlerine karşın, elmentin karakteristik X-ışını dalgaboyunda ölçülen pik şiddetleri yerine, iç standard elementinin verdiği pik şiddetlerine bölünerek elde edilen değerleri kullanılır.

İlave etme yöntemi:Bu yöntem katı ve sıvı örneklere uygulanabilir. Daha ziyade az sayıda matrisi bilinmeyen veya o matrise uygun standartların bulunmadığı durumlarda uygulanır. Elde edilecek analiz sonucu her bakımdan güvenilirdir.Ancak seyrek rastlanan değişik yapılı örnekler için,özellikle uygun standartların bulunmaması durumlarında çok uygun bir yöntemdir.

3. Deney

Deneyde örnek olarak kullanılan Trabzon, Sinop, Zonguldak ve Şile bölgelerinden alınan sediment örnekleri kullanılmıştır.

3.1 Deneye hazırlık ve sistemin çalıştırılması

Deneyde İstanbul Kültür Üniversitesi Fizik bölümü XRF Laboratuarında bulunan SPECTRO iQ II cihazı kullanılmıştır.

Cihaz ölçümlere başlamadan yaklaşık bir saat kadar önce çalıştırılmış ve x-ray tüpünün ısınması beklenmiştir.Helyum gazı tüpü kontrol edilmiş olup, deneyde kullanılacak olan örneklerin yerleştirildiği kaplar ölçümleri etkilememeleri için temiz hale getirilmiştir.

3.2 Örnek Materyallerin Hazırlanması

Deneyde kullanılacak olan sediment örnekleri bölgelere göre Zonguldak 5,28gr, Şile,Sinop ve Trabzon bölgeleri içinse 8gr toz olarak ayrılmış kuru hazırlama yöntemiyle hazırlanmıştır.

3.3 Deneyin yapılışı

Deneyde kullanılan SPECTRO iQ cihazında sırasıyla ölçüm yapılacak örnekler yerleştirilmiş, her ölçüm seansında bir örnek kullanılmıştır.

Cihaz alaşımları ölçmek için metot powder seçeneğine getirilmiş ölçüm sonunda yazıcıdan çıktı alabilmek içinse print seçeneği seçilmiştir.

Helyum gazı tüpünden cihaza gaz akışı sağlanmıştır.

Bütün örnekler için 180 saniyelik ölçümler alınmış, ilk etapta voltaj 47,7 kV, akım ise 0,5 mA olarak, ikinci etapta 25 kV, akım ise 1mA olarak ayarlanmıştır.

Sırasıyla sediment örnekleri ölçülmüş, çıktılar alınmıştır.

4. Sonuç ve Değerlendirmeler

4.1)Trabzon bölgesi

	Z	Sembol	Element	Derişim
Trabzon 2010	12	Mg %	Magnezyum	0,22
	13	Al %	Aluminyum	1,34
	14	Si %	Silikon	7,53
	15	P %	Fosfor	0,17
	16	S ppm	Sülfür	301
	19	K %	Potasyum	0,45
	20	Ca %	Kalsiyum	1,76
	22	Ti ppm	Titanyum	1403
	23	V ppm	Vanadyum	85
	25	Mn ppm	Mangan	508
	26	Fe %	Demir	1,79
	29	Cu ppm	Bakır	62
	30	Zn ppm	Çinko	42
	33	As ppm	Arsenik	2
	37	Rb ppm	Rubidyum	14
	38	Sr ppm	Stronsiyum	107
	39	Y ppm	İtriyum	7
	55	Cs ppm	Sezyum	17
	56	Ba ppm	Baryum	333
	57	La ppm	Lantan	101
	58	Ce ppm	Seryum	191

4.2) Sinop bölgesi

Sinop 2010	12	Mg %	Magnezyum	0,09
	13	Al %	Aluminyum	0,84
	14	Si %	Silikon	10,11
	15	P %	Fosfor	0,16
	16	S ppm	Sülfür	359
	19	K %	Potasyum	0,28
	20	Ca %	Kalsiyum	4,87
	22	Ti ppm	Titanyum	1206
	23	V ppm	Vanadyum	57
	25	Mn ppm	Mangan	292
	26	Fe %	Demir	0,88
	29	Cu ppm	Bakır	55
	30	Zn ppm	Çinko	27
	33	As ppm	Arsenik	3
	37	Rb ppm	Rubidyum	9
	38	Sr ppm	Stronsiyum	119
	39	Y ppm	İtriyum	7
	55	Cs ppm	Sezyum	17
	56	Ba ppm	Baryum	148
	57	La ppm	Lantan	99
	58	Ce ppm	Seryum	192

4.3) Şile bölgesi

	Z	Sembol	Element	Derişim
Şile 2010	12	Mg %	Magnezyum	0,05
	13	Al %	Aluminyum	0,24
	14	Si %	Silikon	4,21
	15	P %	Fosfor	0,15
	16	S ppm	Sülfür	815
	19	K %	Potasyum	0,33
	20	Ca %	Kalsiyum	20,11
	22	Ti ppm	Titanyum	262
	23	V ppm	Vanadyum	47
	25	Mn ppm	Mangan	36
	26	Fe %	Demir	0,27
	29	Cu ppm	Bakır	70
	30	Zn ppm	Çinko	6
	33	As ppm	Arsenik	0
	37	Rb ppm	Rubidyum	10
	38	Sr ppm	Stronsiyum	714
	39	Y ppm	İtriyum	5
	55	Cs ppm	Sezyum	8
	56	Ba ppm	Baryum	8
	57	La ppm	Lantan	25
	58	Ce ppm	Seryum	12