close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Постер Углерод

код для вставкиСкачать
Аналитический центр
Институт земной коры СО РАН, Иркутск
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО
РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ TiO2, V, Ba, La, Ce, Nd, Cr, MnO,
Co, Ni, Zn и С В ГРАФИТОВЫХ ОБРАЗЦАХ
Ревенко А.Г., Худоногова Е.В, , Черкашина Т.Ю.
Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, Лермонтова 128.
E-mail: xray@crust.irk.ru
ВВЕДЕНИЕ
В течение последних 17-ти лет Аналитическим центром Института земной коры СО РАН накоплен фактический материал по применению рентгенофлуоресцентного метода анализа (РФА) для количественного определения
содержаний основных (Mg, Al, P, K, Ti, Mn, Fe; спектрометр СРМ-25) и следовых (S, Cl, V, Cr, Co, Ni, Zn, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Pb, Th, U; спектрометр VRA-30) элементов [1-6]. В 2003 году совместно с Институтом геохимии
СО РАН г. Иркутска приобретён спектрометр нового поколения PIONEER фирмы Bruker AXS. К настоящему времени разработаны методики количественного определения содержаний основных Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe
и следовых S, Cl, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Ba, La, Ce, Nd, Pb, Th, U элементов для горных пород основного, кислого и карбонатного состава, почв и отложений с использованием спектрометра PIONEER. В последнее время
перед нами встают задачи определения данных элементов в самых разнообразных геологических материалах – бетоне, илах и отложениях и т.д. В данной работе рассмотрены особенности применения
рентгенофлуоресцентного анализа при количественном определении содержаний TiO2, V, Ba, La, Ce, Nd, Cr, MnO, Co, Ni, Zn и С в графитовых образцах.
0 ,1 0
20
I, K C ps
0 ,0 8
0 ,0 6
10
C (Р Ф А ), %
15
0 ,0 4
5
0 ,0 2
0
0
1
C ,%
10
а
0 ,1 0
20
I, K C ps
0 ,0 8
0 ,0 6
10
C (Р Ф А ), %
15
0 ,0 4
5
0 ,0 2
0
0
1
10
C, %
б
Рис. 1. Калибровочный график для углерода
а) • - интенсивность без учета фона и введения поправок на
взаимные влияния элементов.
б)
- интенсивность с учетом фона и взаимных влияний
элементов.
I, KCps
CK1
CK
OK1-2(II)
II
I, K cps
OK
< 9 9 ,6 0 0
2
гр а д
Аналитическим центром Института земной коры СО РАН
разработана методика количественного определения содержаний
TiO2, V, Ba, La, Ce, Nd, Cr, MnO, Co, Ni, Zn в графитовых
материалах на спектрометре PIONEER фирмы Bruker AXS.
Спектрометр оснащен современным программным обеспечением
SPECTRAplus [7]. SPECTRAplus позволяет выбирать оптимальные
условия
и
параметры
измерения аналитических
линий
определяемых элементов. При помощи программы производится
измерение калибровочного массива,
выбор оптимальных
калибровочных
уравнений
и
математическая
обработка
калибровочного массива стандартных образцов (СО). Таким
образом, возможности программы позволяют формировать
калибровочные кривые для определения концентраций элементов
в различных типах геологических материалов и тем самым решать
специфические задачи. При разработке методики за основу
приняты рекомендации, выработанные ранее для горных пород
разнообразного состава [8-9].
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ
Пробоподготовка
Анализируемый материал должен быть гомогенным по
гранулометрическому и химическому составу (диаметр частиц < 50
мкм). Масса анализируемого материала составляет около 5 г.
Анализируемый материал прессуется в таблетки одинаковой
плотности. В качестве подложки для таблеток использована
борная кислота.
Диапазоны определяемых элементов
В ppm: V – 2.5-200, Ba – 30-2250, La – 6-220, Ce – 10-500, Nd – 9300, Ni – 5-190, Zn – 30-240, Co – 2.3-46, Cr – 6-260.
В %: TiO2 – 0.019-2.3, MnO – 0.05-1.04, C – 0.65-100.
Условия и параметры измерения аналитических линий
определяемых элементов
В данной методике использовались условия и параметры
измерения аналитических линий определяемых элементов и
интенсивностей фона, выбранные нами при разработке других
методик для определения данных элементов в гранитах, базальтах
и почвах. Для снижения ошибок из-за взаимных влияний
элементов, наряду с применяемыми в других методиках
поправками с использованием интенсивностей
K1-линий
породообразующих элементов Si, Ti, Ca и Fe, в данной методике
11 8 ,8 0 6 >
2
Таблица 1
Принятые значения содержаний углерода в СО, используемых в калибровке.
а
Стандартный образец SGR1 MAG СИ1
Концентрация, %
3,16 2,15 12,44
I, KCps
CK1
2
б
Рис. 2. Скан углерода.
а – с использованием СО СИ1 (СС=12,44%),
б – с использованием СО СТ1 (СС=0,6%)
СИ2
10,2
СИ3 СГХ1 СГХМ1 СГХМ3 графит МК СДО1 СДО2 СДО3 ZUK1
8,5 2,67 2,29
5,89
99,0
13,7 1,63 0,65 8,78 3,59
Таблица 2
Сопоставление результатов, полученных с использованием методик с поправкой и без поправки на интенсивность углерода.
СО
<103,6
введена поправка на содержание углерода. Необходимость
введения поправки на содержание углерода обусловлена тем,
что исследуемые пробы представляли собой концентраты,
полученные при обогащении образцов углистых графитовых
горных пород. Для этих проб характерно изменение содержаний
углерода в пределах от 1 до 99%.
На рисунке 1 представлен скан для углерода в области углов
99.6<2<118.81 град. Из рисунка видно, что с длинноволновой
стороны от K1-линии углерода находится K1-2(II)--линия
кислорода. В данной методике влияние интенсивности кислорода
на интенсивность углерода не учитывалось.
Для измерения интенсивности аналитической линии Kα углерода
(2=108,3) в образцах использованы следующие условия:
рентгеновская трубка с Rh-анодом, многослойный кристалл
анализатор OVO55, время измерения 60 c, коллиматор с угловым
раствором 0,46°. Интенсивность фона определялась с
длинноволновой стороны от аналитической линии углерода.
Выбор стандартных образцов (СО) для калибровки
Выбор СО для калибровки методик осуществлялся из
коллекции СО, имеющихся в наличии в Аналитическом центре
Института земной коры СО РАН. Для калибровки определяемых
элементов применялись СО с повышенным содержанием
углерода (> 1%), такие как SGR1, MAG, СИ1, СИ2, СИ3, СГХ1,
СГХМ1, СГХМ3, МК, чистый графит. Концентрации углерода в
этих СО представлены в таблице 1. Графит использовали в
качестве стандарта с нулевыми содержаниями определяемых
элементов. Включение графита в качестве СО в калибровочный
массив обусловлено тем, что при α-коррекции необходимо
учитывать возможную наибольшую концентрацию углерода в
матрице.
При расчёте градуировочных характеристик для каждого
определяемого элемента некоторые СО были исключены из
калибровочного массива.
Особый интерес представляла также оценка возможности
определения
концентрации
углерода
в
геологических
материалах. С этой целью была построена градуировочная
кривая зависимости интенсивности K1-линии углерода от
концентрации (рис. 2).
114,81>
ЗУК-1
СИ1
СИ2
СИ3
СДО3
СГХМ1
СГХМ3
СГХ3
СH-1
TiO2, %
V,ppm
1
2
3
1
2
3
0,35 0,34 0,2 61 57 99
0,03 0,02 0
25 21 74
0,09 0,11 0,1 23 25 17
0,28 0,28 0,2 30 26 16
0,3 0,28 0
57 55 40
0,63 0,67 0,6 87 94 74
0,26 0,29 0,2 75 72 55
0,98 0,93 0,3 180 175 128
0,6 0,53 0,3 87 83 55
Ba,ppm
1
2
3
2250 2198 1712
30
37
33
50
60
54
400 379 262
100 89
46
500 506 450
340 334 266
550 500 500
494 460 293
La,ppm
Ce,ppm
1
2
3
1
2
3
20 20 20 58 51 3
6
7
н/о 10 13 н/о
8
6
н/о 16 13 27
13 15 19 27 28 9
7
11 19 20 22 н/о
30 31 20 50 55 45
220 230 195 500 505 500
32 31 25 60 64 55
31 31 25 60 51 40
Nd,ppm
1
2
3
20 19 н/о
5
4 н/о
10 н/о 3
20 14 8
50 11 10
20 22 29
300 302 280
25 29 21
26 26 22
Ni,ppm
Zn,ppm
1
2
3
1
2
3
49 49 43 63 61 52
5
3
2 30 25 25
5
6
7 30 26 27
18 20 29 30 25 26
38 38 42 100 120 121
31 35 34 86 79 81
18 18 22 140 131 161
72 75 87 120 111 115
44 46 40 94 113 99
Примечание:
1 - принятое значение содержания; 2 - концентрация, рассчитанная с использованием поправки на интенсивность углерода;
3 - концентрация, рассчитанная без использования поправки на интенсивность углерода.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Разработанная методика применялась для количественного
определения содержаний TiO2, V, Ba, La, Ce, Nd, Cr, MnO, Co, Ni,
Zn и углерода в 26-ти графитовых образцах. В таблице 2
представлен сравнительный анализ данных, полученных для
вариантов методик с поправкой и без поправки на интенсивность
углерода.
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ходе работы для оценки точности результатов анализа во
всем
диапазоне
содержаний
определяемых
элементов
проведены метрологические исследования.
Пределы обнаружения для выбранных условий анализа,
ppm
TiO2 – 6
V–1
Ba – 12
La – 5
Ce – 7
Nd – 9
Ni – 0.8
Zn – 0.65
Co – 1
Cr – 2
MnO – 2.5
С - 0.37 %.
ВЫВОДЫ
По результатам метрологических исследований
сделан вывод о том, что разрабатываемая методика
может быть аттестована в качестве методики
выполнения измерений III категории точности. В ходе
исследования оценена возможность количественного
определения
содержания
углерода
рентгенофлуоресцентным
методом
анализа.
Относительное
среднеквадратичное
отклонение
определения углерода составило 9.5%. Предложенная
методика может быть рекомендована для определения
высоких содержаний углерода в графитовых образцах
методом РФА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ревенко А.Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ
природных материалов. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение.
1994.
2. Ревенко А.Г. Proc. 1-st Intern. School on Contemporary Physics.
Applied Nuclear Physics (Ulaanbaatar, Mongolia. 2000). 2002.
Ulaanbaatar: University Press. P. 5-54.
3. Ревенко А.Г., Петрова Г.П., Тьков А.В., Ясныгина Т.А.
Применение рентгеновских лучей в науке и технике. 1995.
Иркутск: ИГУ. С. 58-68.
4. Китов Б.И., Ревенко А.Г., Ясныгина Т.А., Пантеева С.В.,
Черкашина Т.Ю. Аналитика и контроль. 1999. Т. 3, № 3. С. 16-20.
5. Худоногова Е.В., Черкашина Т.Ю., Ревенко А.Г. Аналитика и
контроль. 2001. Т. 5, № 4. С. 409-416.
6. Revenko A.G. X-Ray Spectrometry. 2002. V. 31, No. 3. P. 264-273.
7. Сборник инструкций “SPECTRAPLUS” для пользователей
спектрометра PIONEER.
8. Revenko A.G., Hudonogova E.V., Cherkashina T.Yu., Budaev D.A.
X-ray fluorescence determination of Ti, V, Ni, Zn, Ba, La, Ce and Nd
in various types rocks // In “Book of abstracts: European Conf. on XRay Spectrometry. Alghero, Italy. 2004. P. 204.
9. Худоногова Е.В., Черкашина Т.Ю., Ревенко А.Г., Будаев Д.А.
Рентгенофлуоресцентное определение Ti, V, Ni, Zn, Rb, Ba, La,
Ce, Nd, Pb в различных типах горных пород // В кн.: Тез. Докл.
Всерос. Конф. по аналитической химии «Аналитика России
2004». – М.- 2004. – С. 263-264.
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
21
Размер файла
148 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа