Анализ горных пород с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра с полным внешним отражением 1 Институт земной коры СО РАН 2 Институт геохимии СО РАН Пантеева С.В. 1, Черкашина Т.Ю. 1, Ревенко А.Г. 1, Финкельштейн А.Л. 2

Cпектрометр S2 PICOFOX потребляемая мощность до 150 Вт рентгеновская трубка с Mo-анодом напряжение до 50 Кв сила тока до 750 µA мощность до 37 Вт кремний-дрейфовый детектор SDD энергетическое разрешение 140 эВ при загрузке менее имп/с Ni/C многослойный монохроматор 2

Модуль смены образцов 3

кварц 2 – стеклоуглерод 3 - сапфир 4 - акрил Фоновое излучение для некоторых типов отражателей Варианты отражателей 4

Интенсивность рассеянного излучения J.Knoth et al. A formula for the background in TXRF as a function of the incidence angle and substrate material // Spectrochim. Acta. Part B V. 54, 10 P

Зависимость интенсивности рассеянного первичного излучения WL β –линии от угла падения для различных материалов отражателей (данные J. Knoth et al.) о, х – эксперимент – - расчёт 6

Оценка зависимости интенсивности рассеянного первичного излучения MoK α –линии от угла падения для различных материалов отражателей 7

о, х – эксперимент – - расчёт J. Knoth et al. Наша оценка 8

Зависимость интенсивности рассеянного первичного излучения МоК α -линии от объёма растворов, нанесённых на отражатель Концентрация K, Ca, Zn в растворе 10 ppm. Раствор К готовили растворением KCl в воде, растворы Са и Zn – растворением CaО и ZnO в 10 % НNО3. Объём растворов, нанесённых на подложку – мкл. 9

ρd, г/см 2 KCl – Ca(NO 3 ) – Zn(NO 3 ) – Интенсивность флуоресцентного излучения 10

Зависимость интенсивности флуоресценции KК α -, CaК α - и ZnК α - линий от объёма раствора, нанесённого на отражатель 11

Зависимость контрастности линии Iл/Iф K, Ca, Zn от объёма раствора, нанесённого на отражатель Кварц Акрил 12

Зависимость контрастности линии и интенсивности флуоресценции от потенциала на рентгеновской трубке Стандартный раствор Merck с концентрацией элементов 100 ppm 13

0.05 г образца тщательно перемешивали с 2.5 мл 1%-го раствора Triton. 10 мкл суспензии наносили на кварцевый отражатель и высушивали. Стандартные образцы горных пород ДВТ – трахириолит ДВМ – меймечит ДВТ –трахириолит Разложение 1 г образца смесью HF +HNO 3 + HClO 4 с последующим растворением в 50 мл 2% HNO мкл раствора наносили на кварцевый отражатель и высушивали. Приготовление излучателей РастворыСуспензии JF-1 – полевой шпат G-2 – гранит RGM-1 – риолит ДВР – риодацит ДВБ – андезит ДВГ – гранит СГ-2 – аляскитовый гранит 14

Время измерения одного излучателя – 1000 сек, напряжение – 50 кВ, ток – 700 кА. При разложении в спектр использовали программу Superbayes (Normal fit). Рентгеновские спектры от раствора и суспензии стандартного образца ДВБ раствор суспензия 15

Рентгеновские спектры от раствора и суспензии СО ДВБ в диапазоне кэВ раствор суспензия 16

Рентгеновские спектры от раствора и суспензии СО ДВБ в диапазоне кэВ раствор суспензия 17

Сопоставление полученных содержаний определяемых элементов в растворах и суспензиях СО с аттестованными значениями Растворы Суспензии 18

Средние значения пределов обнаружения для определяемых элементов в растворах и суспензиях, ppm S2 PICOFOX S4 PIONEER суспензия раствор ( σ рассч. по хол.) раствор ( σ рассч. по DTS-1) K Ti9210 Mn Fe V62214 Cr Ni Zn Ga Rb21410 Sr51612 Y Ba Ce Pb Th U

СуспензииРастворы 20 Погрешность приготовления излучателей 20 – 40 % при уровне содержаний элементов – 8 % 10 – 20 % при уровне содержаний элементов – 8 %

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1.Для РФА ПВО горных пород рекомендуется использование кварцевых отражателей, так как в этом случае влияние фона менее значимо и контрастность аналитических линий в коротковолновой области спектра выше, чем для отражателей из акрила. 2.Для выбранных условий измерения и приготовления излучателей из порошковых проб горных пород оценены погрешности приготовления излучателей и пределы обнаружения ряда элементов. Погрешности пробоподготовки составляют % и % для суспензий и растворов, соответственно. Значения пределов обнаружения в суспензиях горных пород изменяются в диапазоне 1-16 ppm, в растворах – ppm. 3.При анализе порошковых проб горных пород оптимальным способом приготовления излучателей является использование суспензий. В этом случае пробоподготовка менее затратна по времени и не требует использования реактивов, которые могут вносить дополнительные загрязнения в исследуемую пробу. 21

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!