RU2097749C1

RU2097749C1 - Holder of flat specimens for x-ray phase analysis

Info

Publication number: RU2097749C1
Application number: RU93029585A
Authority: RU
Inventors: В.В. Авдеев; Е.И. Быстревский; С.В. Дубинин; О.К. Гулиш; С.Г. Ионов; В.В. Иванов; С.А. Лапин; М.Е. Леонова; С.П. Сиротинкин; Э.В. Шелуханов
Original assignee: Малое предприятие Научно-производственный центр "Унихимтек"
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: examination and analysis of materials. SUBSTANCE: holder of flat specimens has two plane-parallel rings between which specimen is positioned in goniometer axis plane. Ring located close to radiation source serves simultaneously as reactor wall. Hole of this ring is closed tightly with amorphous film. Second hold-down ring is face of bushing mounted inside reactor for movement in case of specimen expansion. This ring has slots to provide for reagent access to specimen. EFFECT: more effective design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к использованию моно- и поликристаллических образцов методами рентгенофазового (РФА) и рентгеноструктурного анализа (РСА) непосредственно в процессе воздействия на образец при химической реакции или иных физических или физико-химических процессах, таких как адсорбция, десорбция и другие, в том числе и в агрессивных средах. The invention relates to measuring technique, in particular to the use of mono- and polycrystalline samples by X-ray diffraction (XRD) and X-ray diffraction (XRD) methods directly in the process of exposure to a sample during a chemical reaction or other physical or physico-chemical processes, such as adsorption, desorption and others, including in aggressive environments.

Известна кювета для съемки порошковых образцов, которая представляет собой плоскую подложку с бортиком. Known cell for shooting powder samples, which is a flat substrate with a side.

Недостатком этой кюветы является невозможность ее применения для рентгеновских измерений в процессе воздействия на вещество: жидкофазных или газофазных реакций, так как для помещения кювета в головку гониометра необходимо удалить образец из реактора, закрепить его в кювете и только после этого вести съемку. В процессе выемки образца из реактора может происходить его гидролиз, окисление, разложение, то есть необратимые изменения. При наблюдении процесса во времени подобный способ вносит существенную ошибку. Кроме того, при проведении эксперимента с непорошкообразными образцами, например, в виде пластин, может происходить изменение размеров образца, что делает непостоянным расстояние от образца до источника при использовании кюветы и также искажает результаты РФА. The disadvantage of this cuvette is the impossibility of its use for x-ray measurements in the process of exposure to a substance: liquid-phase or gas-phase reactions, since in order to place the cuvette in the head of the goniometer, it is necessary to remove the sample from the reactor, fix it in the cuvette and only then shoot. During the extraction of the sample from the reactor, its hydrolysis, oxidation, decomposition, i.e. irreversible changes, can occur. When observing the process in time, this method introduces a significant error. In addition, when conducting an experiment with non-powdered samples, for example, in the form of plates, a change in the size of the sample can occur, which makes the distance from the sample to the source unstable when using a cuvette and also distorts the results of XRD.

Наиболее близким техническим решением является приспособление для съемки исследуемых плоских образцов, установленных в плоскости оси гониометра в виде плоскопараллельных колец из кварца или латуни. The closest technical solution is the device for shooting the investigated flat samples installed in the plane of the axis of the goniometer in the form of plane-parallel rings of quartz or brass.

Недостатком этого держателя также является невозможность проведения РФА в процессе воздействия на образец, а при каком бы то ни было совмещении данного держателя с реактором фиксированное помещение образца между плоскопараллельными кольцами (зажатия образца) препятствовало бы протеканию процессов внедрения, адсорбции и других, связанных с изменением размеров образца. The disadvantage of this holder is also the impossibility of X-ray diffraction during the impact on the sample, and for any combination of this holder with the reactor, a fixed placement of the sample between plane-parallel rings (clamping of the sample) would prevent the processes of incorporation, adsorption, and others associated with resizing sample.

Предлагаемое решение устраняет указанные недостатки. The proposed solution eliminates these disadvantages.

Сущность изобретения состоит в том, что держатель плоских образцов для рентгенофазового анализа представляет собой плоскопараллельные кольца, между которыми помещен образец в плоскости оси гониомера, ближнее к источнику излучения кольцо держателя является стенкой реактора, причем центральное отверстие кольца герметично закрыто аморфной пленкой, а второе прижимное кольцо является торцом втулки, расположенной внутри реактора, способной свободно перемещаться при расширении образца и снабженной боковыми пазами для доступа реагента к образцу. The essence of the invention lies in the fact that the holder of flat samples for x-ray phase analysis is a plane-parallel ring, between which the sample is placed in the plane of the axis of the goniomer, the holder ring closest to the radiation source is the reactor wall, and the central hole of the ring is hermetically closed by an amorphous film, and the second clamping ring is the end face of the sleeve located inside the reactor, capable of moving freely during expansion of the sample and provided with lateral grooves for reagent access to Brazilian.

Отличием данного технического решения является то, что ближнее к источнику излучения кольцо держателя является стенкой реактора, причем центральное отверстие кольца герметично закрыто аморфной пленкой, а втрое прижимное кольцо является торцом втулки, расположенной внутри реактора, способной свободно перемещаться при расширении образца и снабженной боковыми пазами для доступа реагента к образцу. The difference of this technical solution is that the holder ring closest to the radiation source is the wall of the reactor, the central hole of the ring being hermetically sealed with an amorphous film, and the triple pressure ring is the end face of the sleeve located inside the reactor, which is able to move freely when the sample expands and is provided with side grooves for reagent access to the sample.

Выполнение держателя в виде плоскопараллельных колец позволяет фиксировать образец на одинаковом расстоянии от источника излучения, создавая условия для получения корректных и воспроизводимых рентгеновских данных. The holder in the form of plane-parallel rings allows you to fix the sample at the same distance from the radiation source, creating the conditions for obtaining correct and reproducible x-ray data.

Тот факт, что ближайшее к источнику кольцо одновременно является стенкой реактора, позволяет проводить РФА непосредственно в процессе воздействия, а герметично закрытое аморфной пленкой отверстие этого кольца делает реактор герметичным (без утечки растворителя или газа). The fact that the ring closest to the source is at the same time the wall of the reactor allows X-ray diffraction analysis to be carried out directly during exposure, and the hermetically sealed hole of this ring makes the reactor airtight (without leakage of solvent or gas).

Второе прижимное кольцо является торцом втулки, расположенной внутри реактора, что обеспечивает помимо обязательных функций фиксации образца между плоскопараллельными кольцами в плоскости гониометра возможность движения внутри при расширении образца за счет существования цилиндрической поверхности: тщательно отшлифованные и притертые друг к другу поверхности реактора и втулки позволяют это сделать. The second clamping ring is the end face of the sleeve located inside the reactor, which, in addition to the mandatory functions of fixing the sample between plane-parallel rings in the plane of the goniometer, allows movement inside the sample when expanding due to the existence of a cylindrical surface: the surfaces of the reactor and the sleeve, carefully ground and ground to each other, can do this .

Выполнение пазов на внешней боковой поверхности втулки способствует дополнительному доступу реагента к образцу, максимально приближая условия реакции к обычным. The implementation of the grooves on the outer side surface of the sleeve contributes to the additional access of the reagent to the sample, maximally approximating the reaction conditions to the usual ones.

На фиг. 1 представлена схема держателя. Образец 1 помещен под аморфной полимерной пленкой 2, герметично закрывающей отверстие кольца 3, которое одновременно является одной из стенок реактора 4. С другой стороны образец 1 прижимается кольцом 5, которое является торцом втулки 6, расположенной внутри реактора 4 и снабженной пазами 7 для доступа реагента к образцу. Реактор закрывается крышкой 8 с отверстием и завинчивающейся шпилькой 9 для заполнения реагента. In FIG. 1 shows a diagram of a holder. Sample 1 is placed under an amorphous polymer film 2, hermetically closing the opening of ring 3, which is simultaneously one of the walls of reactor 4. On the other hand, sample 1 is pressed by ring 5, which is the end of sleeve 6 located inside reactor 4 and provided with grooves 7 for reagent access to the sample. The reactor is closed by a cover 8 with a hole and a screw pin 9 to fill the reagent.

Пример использования держателя. An example of using the holder.

Образец 1 графитовой пластины размером 7 x 7 мм² и толщиной 1.8 мм помещают под тефлоновую пленку 2, герметично закрывающую отверстие кольца 3, которое одновременно является одним из оснований цилиндрического реактора 4. Для лучшей герметичности реактора пленка 2, кольцо 3 и реактор 4 выточены из одного куска тефлона. Внешние размеры реактора D 26 мм, h 60 мм, внутренние D 21 мм, h 40 мм, диаметр отверстия кольца 3 равен 6 мм, толщина пленки 0,1 мм. Образец 1 изнутри реактора 4 прижимают к тефлоновому кольцу 3 кольцом 5, которое является торцом втулки 6, выполненной также из тефлона и имеющей размеры: внешний диаметр 10 мм, высота 8 мм. Диаметр четырех пазов 7, проточенных для доступа реактива к боковым поверхностям образца, ≈ 1 мм. После закрепления пластины графита реактор 4 закрывают (завинчивают) крышкой 8, держатель помещают в дифрактометр ДРОН-2 (излучение CuK_α, Ni фильтр) и проводят холостой опыт, чтобы подобрать оптимальное положение образца, дающее максимальную интенсивность (001) рефлоксов.Sample 1 of a graphite plate with a size of 7 x 7 mm ² and a thickness of 1.8 mm is placed under a Teflon film 2, hermetically closing the hole of the ring 3, which at the same time is one of the bases of the cylindrical reactor 4. For better tightness of the reactor, the film 2, ring 3 and reactor 4 are turned from one piece of teflon. The external dimensions of the reactor are D 26 mm, h 60 mm, the internal D 21 mm, h 40 mm, the diameter of the hole in ring 3 is 6 mm, and the film thickness is 0.1 mm. Sample 1 from the inside of the reactor 4 is pressed against the Teflon ring 3 by the ring 5, which is the end face of the sleeve 6, also made of Teflon and having dimensions: outer diameter 10 mm, height 8 mm. The diameter of four grooves 7, grooved for reagent access to the side surfaces of the sample, ≈ 1 mm. After fixing plate graphite reactor 4 is closed (screwed) cover 8 is placed in a holder diffractometer DRON-2 (radiation CuK _α, Ni filter) and a blank test is performed to find the optimal position of the sample giving the maximum intensity of (001) refloksov.

На фиг.2 представлены результаты исследования процесса окисления графитовой пластины раствором бихромата калия в серной кислоте: изменение параметров синтезируемого вещества от времени, что не представляется возможным выполнить ни в одном из известных устройств. Figure 2 presents the results of a study of the oxidation of a graphite plate with a solution of potassium dichromate in sulfuric acid: a change in the parameters of the synthesized substance from time to time, which is not possible to perform in any of the known devices.

Использование предлагаемого держателя позволяет исследовать изменение структуры и фазовые превращения непосредственно в процессе воздействия на образец, что, в свою очередь, дает возможность точно определять параметры структурных и фазовых превращений вещества. Using the proposed holder allows you to study structural changes and phase transformations directly in the process of exposure to the sample, which, in turn, makes it possible to accurately determine the parameters of the structural and phase transformations of the substance.

Claims

The holder of flat samples for x-ray phase analysis, containing plane-parallel rings between which the sample is placed in the plane of the goniometer axis, characterized in that the ring closest to the radiation source is the reactor wall, the ring opening is hermetically closed by an amorphous film, and the second pressure ring is the end face of the sleeve located inside a reactor capable of moving freely during sample expansion and provided with side grooves.