Тема 6 Образцы для анализа и их подготовка

Тема 6. Образцы для анализа и их подготовка.

Образцы для проведения РФА.

Полимеры, сплавленные Твердые образцы (металлы, стекла, прессованные порошки, …)

Фильтры, насыпные порошки Жидкости (растворы, воды…)

Способы подготовки металлических образцов: - фрезерование, - отрезание и шлифование.

Два способа подготовки порошковых образцов в зависимости от требуемой точности и типа материалов: 1. Прессование: 2. - свободное прессование; 3. - прессование на подложку; 4. - прессование со связующей добавкой. 2. Сплавление.

Выбор связующей добавки Если получается непрочная таблетка, можно попробовать более высокое давление или добавить связующее вещество. Если необходимо добавить связующее, его выбор должен быть сделан осторожно. Связующее должно быть свободно от загрязняющих элементов и иметь низкую поглощающую способность. Оно должно быть стабильно в вакууме и по отношению к рентгеновскому излучению и не должно само по себе включать межэлементные влияния. Примеры связующих добавок: воск, метил целлюлоза, тетраборат натрия… лития,

Схема процесса прессования

Характеристика подготовки проб прессованием -Быстрая и простая пробоподготовка - Высокая чувствительность определения элементов; высокие интенсивности элементов при малых содержаниях. - Минералогический эффект: таблетки неоднородны по минералогическому составу и одни и те же элементы в различных кристаллических структурах имеют различную интенсивность флуоресценции. - Гранулометрический эффект: излучение от легких элементов (таких, как Na, Mg, Al и Si) зависит от размера зерен. Для геологических образцов глубина “насыщенного слоя” KL линий легких элементов равна от 5 до 50 мкм. Излучение от легких образцов при большом зерне не соответствует содержанию во всем образце.

Измельчение и прессование Виброистиратель HERZOG HSM. Стаканы на 200, 100, 50 г. Варианты прессования на Herzog HTP-40: - в металлические кольца (max 20 тонн), - свободное прессование, - прессование на подложку.

Прессование проб цементных материалов Для подготовки прессованных таблеток пробы дробятся и размалываются в мельнице до частиц размером менее 50 микрон для уменьшения влияний размера зерен. Тонко размолотый порошок затем прессуют с усилием 20 тонн в стальные кольца или на боратную подложку для достижения механической стабильности. Обычно метод прессования порошков используется для рутинного элементного анализа цементных материалов, особенно тогда, когда необходима более простая и скоростная подготовка проб или когда диапазоны концентраций ограничены одним типом материалов (с одинаковой минералогией и размером частиц).

Схема процесса подготовки проб плавлением

Характеристика подготовки проб плавлением - Однородность образцов. - На образцах, приготовленных плавлением результаты получаются правильнее, нежели для прессованных проб. - Разрушается кристаллическая структура. Элементы равномерно растворены в стекле. Отсутствует влияние минералогического и гранулометрического состава. - Нет “матричных эффектов поглощения” благодаря высокому разбавлению пробы во флюсе. Сплавленные образцы имеют одинаковую матрицу и характеризуются высокой воспроизводимостью и точностью анализа. - Высокое разбавление уменьшает интенсивность элементов и увеличивает фон. - Возможность изготовления искусственных образцов из чистых оксидов.

Характеристика подготовки проб плавлением Для образцов, приготовленных плавлением можно использовать одну калибровочную кривую для различных материалов при определении широкого диапазона (от 0. 1 до 100%) элементов/оксидов. Более точный анализ основных и вспомогательных оксидов достигается в ущерб некоторых следов или летучих элементов. Анализ образцов, приготовленных плавлением, должен применяться в зависимости от гетерогенности материалов, ожидаемой точности результатов, необходимой пропускной способности проб в час и необходимости достоверного анализа следов.

Методы спекания 1) С использованием предварительно прокаленных порошков (который также называется методом постоянного разбавления). 2) Без предварительного прокаливания проб (непосредственно из сырого материала).

Методы спекания Метод 1, использующий предварительно прокаленные порошки, дает более точные результаты, так как учитывает потери на прокаливание. Однако для расчета потерь на прокаливание требуется время, в процессе манипуляций возникают ошибки и теряются некоторые летучие элементы. Метод 2, использующий непрокаленные порошки, является более простым и легким методом получения глобул. Потери на прокаливание автоматически рассчитываются программой Win. XRF (спектрометр ARL 9900) с помощью специального алгоритма и учитываются при анализе. Возможен ручной ввод потерь на прокаливание в метод 2 для улучшения его точности.

Методы спекания Благодаря автоматическому расчету потерь на прокаливание в программе Win. XRF, можно готовить пробы из прокаленного и непрокаленного порошка и использовать одну калибровочную кривую на элемент при анализе проб после различных способов их подготовки (с прокаливанием и без прокаливания). Единственная поправка, которую необходимо учитывать при определении концентрации, это потери на прокаливание, а также следует помнить о том, что в обоих методах общий вес пробы и флюса должен совпадать.

Сплавление

Приготовление проб сплавлением Если пробы отбираются в различных местах, эффекты минералогии могут оказывать неблагоприятное воздействие на конечную точность аналитических результатов. Для таких случаев лучше использовать метод сплавления проб со смесью тетрабората / метабората лития, устраняющий эффекты минералогии и влияние размера зерен. Полученные пробы называют спеченными глобулами. При таком методе подготовки можно достигать превосходную точность результатов, но подготовка проб занимает больше времени, и сам метод сложнее метода прессования порошков. Рекомендуемое соотношение пробы с флюсом 1: 3.

Пример приготовления проб для анализа свободной извести Порошок измельчался в течение 10 сек в двух 200 г стаканах. Затем порошок прессовали 15 т прессом в течение 40 сек, и полученные таблетки анализировали на приборе ARL 9800. Разрешаются два пика фаз C 3 S и Ca. O, без флуоресцентных наложений пробы. На пике пробы с содержанием 0, 5% свободной извести хорошо видно, что повышенная чувствительность дифракционной системы более чем достаточна для определения низких концентраций (от 0, 1% до 0, 5%) свободной извести.

Пожалуйста, Ваши вопросы.