A Study on PIXE Spectrum Analysis for the Determination of Elemental Contents

원소별 함량결정을 위한 PIXE 스펙트럼 분석에 관한 연구

The PIXE (Proton Induced X-ray Emission) method is applied to the quantitative analysis of trace elements in tap water, red wine, urine and old black powder samples. Sample irradiations are performed with a 1.202 MeV proton beam from the SNU 1.5-MV Tandem Van de Graaff accelerator, and measurements of X-ray spectra are made by the Si(Li) spectrometer To increase the sensitivity of analysis tap water is preconcentrated by evaporation method. As an internal standard, Ni powder is mixed with black powder sample and yttrium solution is added to the other samples. The analyses of the PIXE spectra are carried out by using the AXIL (Analytical X-ray Analysis by Iterative Least-squares) computer code, in which the routine for least-squares method is based on the Marquardt algorithm. The elements such as Mg, Al, Si, Ti, Fe and Zn are analyzed at sub-ppm levels in the tap water sample. In the red wine sample prepared without preconcentration. the element Ti is detected in the amount of 3ppm. In conclusion, the PIXE method is proved to be appropriate for the analysis of liquid samples by relative measurements using the internal standard. and is expected to be improved by the use of evaluated X-ray production cross-sections and the development of sample preparation techniques.

PIXE(Proton Induced X-ray Emission)법을 수도물, 적포도주, 소변 및 흑분시료의 미량원소분석에 적용하여 보았다. SNU 1.5-MV 탄뎀 반데 그라프 가속기에서 얻은 1.202 MeV 양성자빔을 시료에 조사시켰으며 X-선 스펙트럼은 Si(Li) 스펙트로미터로 측정하였다. 분석의 감도를 높이기 위해 수도물은 증발법을 사용하여 농축하였다. 표준시료로서 흑분에는 Ni가루를 섞었고 다추 시료에는 yttrium용액을 첨가하였다. PIXE 스펙트럼은 AXIL(Analytical X-ray Analysis by Iterative Least-squares) 컴퓨터 프로그램을 사용하여 분석하였는데, 최소자승법은 Marquardt 알고리즘에 기초하고 있다. 수도물에서는 Mg, Al, Si, Ti, Fe, Zn등과 같은 원소들이 ppm이하의 함량으로 분석되었다 농축을 하지 않은 적포도주 시료에서는 Ti 원소가 3 ppm의 함량으로 검출되었다. 결론적으로 표준시료를 쓴 상대측정법에 의한 수용액시료분석에 PIXE법이 적합함을 입증할 수 있었으며, 정확한 X-선 발생단면적을 사용하고 시료준비기술을 개발하면 이 분석법을 향상시킬 수 있으리라 기대한다.