Рентгенофлуоресцентное определение редких элементов Sr, Rb, Nb в литий-фтористых редкометальных гранитах
2. Экспериментальная часть
2.1 Пробоподготовка
Для получения воспроизводимых результатов рентгенофлуоресцентный метод, как впрочем и другие аналитические методы, требует пристального внимания ко всем деталям эксперимента. Одним из источников ошибок при определении Sr, Rb, Nb является гетерогенность образца и непредставительность поверхности. Если измельчение твёрдой пробы
(порошки руд, горных пород, продукты обогащения, сырьевые смеси, соли и т.д.) достигает 100 меш и меньше, то такие пробы можно считать вполне гомогенными из-за большой проникающей способности жёсткого излучения. Для уменьшения эффектов поглощения и возбуждения, искривляющих калибровочные графики, анализируемую пробу разбавляют прозрачным для рентгеновских лучей веществом (полистирол, борная кислота, крахмал, гидроксид алюминия, вода и т.д.). Степень разбавления определяется экспериментально. Порошкообразную пробу с равномерно распределённым разбавителем и внутренним стандартом брикетируют или растворяют. Толщина брикета (таблетки) должна быть достаточно большой (около1-2 мм), чтобы интенсивность излучения образца не зависела от величины навески. Приготовленные брикеты (таблетки) пригодны для многократных измерений. Исследуемое вещество может быть помещено в виде порошка непосредственно в кюветы прибора. Порошок образца может быть помещён в держатель из плексигласа и запрессован под полимерной плёнкой или нанесён на клейкую плёнку.
Пробы, которые были проанализированы в ходе данного эксперимента, соответствовали всем перечисленным требованиям.
2.2 Аппаратура
Анализ проб проводился на спектрометре:
ARL ADVANT’X
|
Ниже приведены основные характеристики приборов данного типа.
Серия рентгенофлуоресцентных (XRF) спектрометров последовательного анализа ARL ADVANT'X с технологией IntelliPower позволяет выбрать модель в зависимости от поставленной аналитической задачи. Приборы позволяют определять до 84 элементов периодической таблицы в различных пробах: твердых или жидких, проводящих или непроводящих. Широкий диапазон задач: от мониторинга нескольких элементов в маслах, полимерах, цементе или горных породах до полного анализа стекла, металлов, руды, огнеупоров и геологических материалов может решаться приборами данной серии. Преимуществами XRF анализа перед другими методами являются скорость, простая подготовка проб, хорошая стабильность и воспроизводимость анализов, а также широкий динамический диапазон измерений (от уровней ррм до 100%).
Управление прибором и обработка данных: аналитическая программа OXSAS.
Управление работой спектрометра и обработка данных осуществляется программой OXSAS. Программа OXSAS использует самую современную программную платформу, отвечающую запросам потребителя и позволяющую пожизненную модернизацию программного обеспечения спектрометра.
Схема прибора:
В спектрометрах серии ARL ADVANT'X используется двухсекционная первичная камера, увеличивающая пропускную способность прибора за счет того, что во время анализа одной пробы вторая проба ожидает своей очереди в камере. Для анализа жидких проб необходима гелиевая среда вместо вакуума. Благодаря уникальной конструкции затвора, гелием заполняется только небольшая (объемом около 3 л) первичная камера. Это позволяет очень быстро (1,5 минуты) менять среду анализа, сохраняя в вакууме и при постоянной температуре все измерительные устройства и защищая их от капель жидкости.
Также отличительной особенностей данного спектрометра является наличие сразу двух детекторов: сцинтилляционного счётчика и газового пропорционального счётчика. Такая конструкция позволяет определять как лёгкие так и тяжёлые элементы, что очень важно при анализе многокомпонентных смесей.
Образец полученного спектра на рентгенофлуоресцентном (XRF) спектрометре последовательного анализа ARL ADVANT'X
2.3 Результаты РФА анализа
В ходе проделанной работы были проанализированы 9 проб способом стандарта фона на содержание в них таких элементов как ниобий, стронций, рубидий. Были получены значения nнк, na, nф.
По полученным данным были рассчитаны концентрации следующих элементов: Sr, Nb, Rb:
Са=Саос* (nнкос/naос) * (na/nнк)
Саос - концентрация определяемого элемента в образце сравнения
nнкос - интенсивность некогерентного рассеянного излучения Rh в образце сравнения кИмп/с
naос - интенсивность чистой флюоресценции в стандартном образце кИмп/с
na - интенсивность чистой флюоресценции в пробе кИмп/с
nнк - интенсивность некогерентного рассеянного излучения Rh в пробе кИмп/с
Расчет предела обнаружения производился по формуле:
Cпр = 3/ηа × (2nф / tэксп) ½,
Где: ηа = nа / са - удельная интенсивность, (кИмп/с) / ppm
nф - интенсивность фона, кИмп/с
tэксп - время измерений (экспозиция, с)
Расчеты содержаний рубидия
Проба |
nл+ф (Кимп/с) |
nнк (Кимп/с) |
nф слева (Кимп/с) |
nф справа (Кимп/с) |
Фон Изм (Кимп/с) |
nA (Кимп/с) |
CRb ppm |
1 |
5,40 |
13,5 |
0,91 |
0,80 |
0,86 |
4,55 |
394 |
2 |
2,37 |
13,6 |
0,84 |
0,82 |
0,83 |
1,54 |
133 |
3 |
0,95 |
8,85 |
0,61 |
0,60 |
0,61 |
0,35 |
46 |
4 |
1,36 |
14,7 |
0,91 |
0,84 |
0,88 |
0,49 |
38 |
5 |
5,71 |
12,8 |
0,86 |
0,77 |
0,81 |
4,90 |
448 |
6 |
2,60 |
13,9 |
0,82 |
0,80 |
0,81 |
1,80 |
152 |
7 |
1,65 |
10,8 |
0,76 |
0,66 |
0,71 |
0,95 |
103 |
8 |
2,45 |
13,3 |
0,81 |
0,79 |
0,80 |
1,66 |
146 |
9 |
7,93 |
15,9 |
0,69 |
0,66 |
0,67 |
0,56 |
41 |
10 |
6,33 |
11,4 |
0,77 |
0,69 |
0,73 |
1,02 |
104 |