RU2357233C2 - Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample - Google Patents
Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357233C2 RU2357233C2 RU2007124240/28A RU2007124240A RU2357233C2 RU 2357233 C2 RU2357233 C2 RU 2357233C2 RU 2007124240/28 A RU2007124240/28 A RU 2007124240/28A RU 2007124240 A RU2007124240 A RU 2007124240A RU 2357233 C2 RU2357233 C2 RU 2357233C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- concentration
- mass
- plasma
- particles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к атомно-эмиссионному спектральному анализу и может быть использовано для определения элементного и гранулометрического состава твердых дисперсных образцов для различных научных и технологических целей: при геолого-геохимических, а также материаловедческих исследованиях (например, определение однородности распределения элементов в наноматериалах).The invention relates to atomic emission spectral analysis and can be used to determine the elemental and particle size distribution of solid dispersed samples for various scientific and technological purposes: for geological and geochemical, as well as materials science studies (for example, determining the uniformity of the distribution of elements in nanomaterials).
Степень извлечения благородных металлов из отечественного природного сырья весьма низка, а значит, велики потери этих металлов при переработке руд. В настоящее время существует задача переработки существующих отвалов, скопившихся вокруг заводов по переработки руд и загрязняющих окружающую среду, с целью извлечения из них благородных и других элементов, например, золота, платины, палладия, иридия и т.д. Указанные элементы могут находиться в концентрациях 10-5 мас.% и ниже. Также особенностью отвалов является неоднородность распределения в них элементов. В связи с этим перед аналитиками стоит задача определения не только содержания этих элементов, но и распределения их в конкретной пробе. Указанное распределение позволяет более корректно провести расчет валового содержания искомого элемента в объекте. Метод исследования должен дать информацию:The degree of extraction of precious metals from domestic natural raw materials is very low, which means that the losses of these metals during ore processing are great. Currently, there is the task of processing existing dumps that have accumulated around ore processing plants and polluting the environment, in order to extract from them noble and other elements, for example, gold, platinum, palladium, iridium, etc. These elements may be in concentrations of 10 -5 wt.% And below. Another feature of the dumps is the heterogeneity of the distribution of elements in them. In this regard, analysts are faced with the task of determining not only the content of these elements, but also their distribution in a specific sample. The specified distribution allows you to more correctly calculate the gross content of the desired element in the object. The research method should provide information:
- о валовом содержании элемента в объекте;- about the gross content of the element in the object;
- распределении частиц пробы по массе;- mass distribution of sample particles;
- концентрации элементов в частице дисперсной пробы. Также метод должен удовлетворять ряду требований:- the concentration of elements in a particle of a dispersed sample. Also, the method must satisfy a number of requirements:
- экспресность на уровне нескольких минут;- Expression at the level of several minutes;
- относительная погрешность единичного измерения не должна превышать 10%;- the relative error of a single measurement should not exceed 10%;
- пределы обнаружения должны быть не выше 10-6 мас.%.- detection limits should not be higher than 10 -6 wt.%.
Известен способ прямого спектрального определения концентрации золота в порошковых пробах руд (см. а.с. СССР №639320, МКИ G01J 3/30, 1981 г.), включающий ввод порошковой пробы в факел плазмы СВЧ-плазмотрона, регистрацию фотоумножителем (ФЭУ) поглощения резонансных линий золота и расчет гранулометрического состава по градуировочным зависимостям. Достоинством известного способа является экспрессность метода, а также возможность определения гранулометрического состава тонкодисперсного золота и расчета погрешности пробоотбора, определяемого на основании статистических флюктуации массы золотин в аналитических навесках.A known method of direct spectral determination of the concentration of gold in powder samples of ores (see AS USSR No. 639320, MKI G01J 3/30, 1981), including the introduction of a powder sample into the plasma torch of a microwave plasma torch, registration by a photomultiplier (PMT) of absorption resonance lines of gold and the calculation of particle size distribution according to calibration dependencies. The advantage of this method is the expressness of the method, as well as the ability to determine the particle size distribution of finely dispersed gold and to calculate the sampling error, determined on the basis of statistical fluctuations in the mass of gold in analytical samples.
Недостатками известного способа являются, во-первых, одноэлементность метода, т.к. плазма просвечивается излучением спектральной лампой только определяемого элемента. Во-вторых, нерегулируемая скорость введения порошковой пробы не позволяет устранить влияние элементов основного (матричного) состава, высокие содержания которых влияют на условия возбуждения искомых элементов.The disadvantages of this method are, firstly, the singleton method, because the plasma is illuminated by the radiation of a spectral lamp of only the element being determined. Secondly, the unregulated rate of introduction of the powder sample does not allow to eliminate the influence of the elements of the main (matrix) composition, high contents of which affect the excitation conditions of the desired elements.
В третьих, анализ пробы ведется в атмосфере молекулярного газа (азот, воздух), что усложняет регистрируемый спектр молекулярными полосами.Thirdly, the analysis of the sample is carried out in an atmosphere of molecular gas (nitrogen, air), which complicates the recorded spectrum by molecular bands.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ анализа пробы (а.с. СССР №890344, МКИ G01V 9/00, 1981 г.), включающий ввод порошковой пробы в факел плазмы угольной дуги путем просыпки-вдувания, регистрацию последовательности атомно-эмиссионных спектров во время поступления пробы в плазму в двух точках (центр спектральной линии и фон рядом с ней) с помощью двух ФЭУ, по которым вычисляется интенсивность спектральной линии искомого элемента, методом счета электрических импульсов и определения по ним концентрации элемента в пробе по эмпирической формуле. Каждый электрический импульс связан с частичкой самородного золота. Метод позволяет определять количество частиц золота определенного размера и на основании этого производить разбраковку проб. Достоинством метода является экспрессность, позволяющая производить приближенную оценку содержания золота в пробе.Closest to the claimed technical solution (prototype) is a method of analysis of a sample (AS USSR No. 890344, MKI G01V 9/00, 1981), which includes introducing a powder sample into a plasma torch of a coal arc by sprinkling-blowing, registration of the atomic sequence emission spectra when the sample enters the plasma at two points (the center of the spectral line and the background next to it) using two PMTs, which are used to calculate the intensity of the spectral line of the desired element by counting electric pulses and determining the elemental concentration from them nta in the sample according to the empirical formula. Each electrical impulse is associated with a piece of native gold. The method allows you to determine the number of gold particles of a certain size and based on this to sort samples. The advantage of the method is the rapidity, which allows an approximate assessment of the gold content in the sample.
Основными недостатками метода являются: во-первых, неэффективность возбуждения спектральных линий трудновозбудимых элементов, например титана, вольфрама и других, из-за недостаточно высокой температуры плазмы угольной дуги.The main disadvantages of the method are: firstly, the inefficiency of the excitation of the spectral lines of hard-to-excite elements, such as titanium, tungsten, and others, due to the insufficiently high temperature of the plasma of the plasma arc.
Во-вторых, нестабильность угольной дуги обуславливает высокую относительную погрешность, которая в отдельных случаях может достигать 50%.Secondly, the instability of the coal arc causes a high relative error, which in some cases can reach 50%.
В третьих, регистрация спектра с помощью ФЭУ ограничивает количество определяемых элементов.Thirdly, spectrum registration with the help of PMT limits the number of determined elements.
В четвертых, погрешность определения по эмпирической формуле не учитывает влияния изменения матричного состава.Fourth, the error of determination by the empirical formula does not take into account the influence of changes in the matrix composition.
В пятых, для измерения концентрации пробы выше 10-4 мас.% требуется ее обязательное разбавление, т.к. при больших концентрациях происходит слияние импульсов от нескольких частиц, которые при этом регистрируются в виде одной частицы, чем сильно искажаются результаты анализа.Fifth, to measure the concentration of the sample above 10 -4 wt.% Requires its mandatory dilution, because at high concentrations, pulses from several particles merge, which are then recorded as a single particle, which greatly distorts the analysis results.
В шестых, метод применим только при определении самородного золота и не дает информации о распределении частиц по массе, а также о содержании других элементов в этих частицах.Sixth, the method is applicable only in determining native gold and does not provide information on the distribution of particles by mass, as well as on the content of other elements in these particles.
Целью заявленного изобретения является устранение недостатков указанного метода, а именно повышение точности определения концентрации при одновременном расширении круга искомых элементов, учет влияния матричного состава пробы и возможность определения высоких концентраций искомых элементов в пробе, а также определения массы отдельных частиц дисперсной пробы и концентрации искомых элементов в этих частицахThe aim of the claimed invention is to eliminate the disadvantages of this method, namely increasing the accuracy of determining the concentration while expanding the range of the desired elements, taking into account the influence of the matrix composition of the sample and the ability to determine high concentrations of the desired elements in the sample, as well as determining the mass of individual particles of the dispersed sample and the concentration of the desired elements in these particles
Поставленная цель в способе определения распределения частиц пробы по массе и концентрации искомых элементов в частицах дисперсной пробы, включающем ввод пробы в факел плазмы, регистрацию последовательности атомно-эмиссионных спектров во время поступления пробы в плазму, вычисление интенсивности аналитической спектральной линии искомого элемента в зависимости от времени поступления пробы в факел плазмы, определение по градуировочной зависимости концентрации искомого элемента в пробе и определение распределения частиц пробы по массе достигается тем, что концентрации всех искомых элементов определяют одновременно за счет того, что каждый спектр последовательности регистрируют в спектральном диапазоне, включающем аналитические спектральные линии искомых элементов, при этом вычисление интенсивности аналитических спектральных линий производят в каждом спектре с учетом фона под линией, после этого получают зависимости концентраций искомых элементов от времени поступления пробы в плазму, а по указанным зависимостям определяют массу частиц и концентрацию искомых элементов в частице.The goal is a method for determining the distribution of sample particles by mass and concentration of the desired elements in the particles of a dispersed sample, which includes introducing the sample into the plasma torch, recording the sequence of atomic emission spectra when the sample enters the plasma, calculating the intensity of the analytical spectral line of the desired element as a function of time receipt of the sample in the plasma torch, determination by the calibration dependence of the concentration of the desired element in the sample, and determination of the distribution of sample particles by weight All is achieved by the fact that the concentrations of all the sought-for elements are determined simultaneously due to the fact that each spectrum of the sequence is recorded in the spectral range including the analytical spectral lines of the desired elements, while the intensity of the analytical spectral lines is calculated in each spectrum taking into account the background under the line, after which the dependences of the concentrations of the desired elements on the time the sample was received in the plasma are obtained, and the particle mass and concentration of the desired are determined from the indicated dependencies elements in the particle.
Регистрация спектрального диапазона, включающего аналитические спектральные линии всех искомых элементов, позволяет вести одновременное определение концентраций этих элементов. Последовательная регистрация набора спектров пробы (1000 спектров и более) одновременно во всем рабочем спектральном диапазоне обеспечивает регистрацию аналитических спектральных линий всех искомых элементов в течение времени ввода пробы. Измерение интенсивности аналитических линий в каждом спектре с учетом фона под линией позволяет построить зависимости концентраций искомых элементов от времени поступления пробы в плазму с помощью предварительно полученных градуировочных зависимостей, а использование этих зависимостей с учетом массы пробы, вводимой в плазму за время регистрации одного спектра, позволяет расчетно-графическим путем непосредственно определить массу частиц и концентрацию искомых элементов в частице.Registration of the spectral range, including analytical spectral lines of all the elements sought, allows the simultaneous determination of the concentrations of these elements. Sequential registration of a set of sample spectra (1000 spectra or more) simultaneously in the entire working spectral range ensures the registration of analytical spectral lines of all the elements sought during the sample injection time. The measurement of the intensity of the analytical lines in each spectrum, taking into account the background under the line, allows one to construct the dependences of the concentrations of the desired elements on the time of arrival of the sample into the plasma using the previously obtained calibration dependences, and the use of these dependencies, taking into account the mass of the sample introduced into the plasma during the registration of one spectrum, allows by calculating graphically, directly determine the mass of particles and the concentration of the desired elements in the particle.
Для обеспечения более полной атомизации пробы и возбуждения спектров широкого круга элементов, в том числе и трудновозбудимых, в качестве источника плазмы используют двухструйный дуговой плазмотрон с высокой температурой в аналитической зоне 6000-8000 К.To ensure a more complete atomization of the sample and excitation of the spectra of a wide range of elements, including hardly excitable ones, a two-jet arc plasmatron with a high temperature in the analytical zone of 6000-8000 K is used as a plasma source.
Для стабилизации скорости поступления пробы в плазму и уменьшения влияния ее матричного состава применяют регулируемый газовый поток.To stabilize the rate of sample entry into the plasma and reduce the influence of its matrix composition, an adjustable gas flow is used.
Для уменьшения матричного влияния градуировочные зависимости искомых элементов строят по стандартным образцам с матричным составом идентичным пробе.To reduce the matrix influence, the calibration dependences of the required elements are built using standard samples with a matrix composition identical to the sample.
Использование для регистрации спектров линейных многоэлементных твердотельных детекторов, которые содержат десятки тысяч фотоячеек и более, позволяет обеспечить регистрацию всего рабочего спектрального диапазона.The use of linear multielement solid-state detectors for recording spectra, which contain tens of thousands of photo cells or more, allows the registration of the entire working spectral range.
Для определения средней концентрации каждого искомого элемента в пробе, используют следующую формулу:To determine the average concentration of each element in the sample, use the following formula:
где Сi - средняя концентрация искомого элемента в i-ой частице, а mi - масса i-ой частицы, которую определяют из выражения: mi=М×N, где М - масса пробы, вводимой в плазму за время регистрации одного спектра, а N - количество спектров, приписываемых i-ой частице.where C i is the average concentration of the desired element in the i-th particle, and m i is the mass of the i-th particle, which is determined from the expression: m i = M × N, where M is the mass of the sample introduced into the plasma during the registration of one spectrum , and N is the number of spectra attributed to the ith particle.
Таким образом, заявляемый способ позволяет одновременно определять распределение частиц пробы по массе и концентрации искомых элементов в частицах дисперсной пробы, что дает возможность объективно оценивать исследуемую пробу и не имеет аналогов среди известных способов, использующих для определения состава пробы метод атомно-эмиссионного спектрального анализа, а значит соответствует критерию «изобретательский уровень».Thus, the inventive method allows you to simultaneously determine the distribution of sample particles by mass and concentration of the desired elements in the particles of a dispersed sample, which makes it possible to objectively evaluate the test sample and has no analogues among the known methods using the method of atomic emission spectral analysis to determine the composition of the sample, and means meets the criterion of "inventive step".
На фиг.1 представлен вариант приборного комплекса для реализации заявляемого способа.Figure 1 presents a variant of the instrument complex for implementing the proposed method.
На фиг.2 показан фрагмент атомно-эмиссионного спектра с аналитической спектральной линией искомого элемента, поясняющий методику вычисления интенсивности спектральной линии и фона под ней.Figure 2 shows a fragment of the atomic emission spectrum with the analytical spectral line of the desired element, explaining the method of calculating the intensity of the spectral line and the background below it.
На фиг.3 показан вариант градуировочной зависимости для платины.Figure 3 shows a variant of the calibration dependence for platinum.
На фиг.4 приведена снятая на приборном комплексе (фиг.1) зависимость интенсивности линии платины (Pt I 265,945 нм) и концентрации платины от времени поступления пробы в плазму (номера экспозиции) для стандартного образца СОП 1-90.Figure 4 shows the dependence of the intensity of the platinum line (Pt I 265.945 nm) and the concentration of platinum on the time of arrival of the sample in the plasma (exposure number) for a standard SOP 1-90 taken on the instrument complex (Fig. 1).
Приборный комплекс (фиг.1) включает: источник плазмы (головка дугового двухструйного плазмотрона) 1 с плазменным факелом 2; систему освещения щели 3 спектрального прибора; спектральные приборы 4 (рабочий) и 5 (контрольный); система регистрации спектров 6 на основе многоэлементных твердотельных детекторов; персональный компьютер 7; устройство для ввода пробы 8; блок питания плазмотрона 9 и газовую систему плазмотрона 10.The instrument complex (Fig. 1) includes: a plasma source (head of an arc two-jet plasmatron) 1 with a
Приборный комплекс работает следующим образом. Дисперсную пробу помещают в устройство для ввода пробы 8 и с помощью регулируемого газового потока, создаваемого в системе 10, вводят с определенной скоростью в плазменный факел 2 источника плазмы 1 - дугового двухструйного плазмотрона. Плазменный факел 2 плазмотрона расположен на общей оптической оси двух спектральных приборов 4 и 5. Излучение выбранной аналитической зоны плазменного факела 2 проецируется осветительными системами 3 на щели спектральных приборов 4 и 5. Контрольный спектральный прибор 5 регистрирует интегральный атомно-эмиссионный спектр за все время поступления пробы в факел плазмы 2, а рабочий спектральный прибор 4 регистрирует последовательность атомно-эмиссионных спектров (кинетику спектров) во время поступления пробы в плазму со временем экспозиции одного спектра меньшим по длительности свечения линий искомых элементов (время пребывания частицы в регистрируемой аналитической зоне), содержащихся в одной частице дисперсной пробы. Для регистрации спектров в кассетных частях спектральных приборов 4 и 5 установлены системы регистрации спектров 6. Оцифрованные спектры с систем регистрации спектров 6 вводятся в персональные компьютеры 7, где при помощи специальной программы вычисляются интенсивности аналитических спектральных линий искомых элементов. Интенсивность спектральной линии с учетом фона определяют следующим образом (см. фиг.2). Обычно спектральная линия 11 регистрируется тремя и большим числом фотоячеек многоэлементных твердотельных детекторов системы регистрации 6 в зависимости от аппаратной функции спектрального прибора. Значение ее интенсивности находится путем суммирования выходных сигналов трех и большего числа фотоячеек. В реальных атомно-эмиссионных спектрах наряду со спектральными линиями присутствует незначительный фон, обусловленный непрерывной составляющей спектра излучения и рассеянием излучения на элементах спектрального прибора. Для учета фона слева и справа от спектральной линии выбираются участки спектра 12 и 13, наиболее полно отражающие интенсивность фона в окрестности измеряемой линии. Выходные сигналы фотоячеек, расположенных на этих участках, усредняются, а результирующее значение рассматривается в качестве интенсивности фона. Пример выбора групп фотоячеек для вычисления интенсивности линии и фона иллюстрируется фиг.2. При этом интенсивность линии вычисляется по формулеThe instrument complex operates as follows. A dispersed sample is placed in the device for inputting the sample 8 and, using a controlled gas flow created in the system 10, is introduced at a certain speed into the
где l - число фотоячеек, на которых находится линия 
Концентрации искомых элементов определяются по заранее построенным градуировочным зависимостям, полученным при регистрации спектров комплекта стандартных образцов, содержащих искомые элементы в известных концентрациях. Градуировочная зависимость построена в логарифмических координатах LgI-LgC, где I - зарегистрированная интенсивность аналитической линии искомого элемента в конкретном стандартном образце, а С - аттестованная концентрация этого элемента в данном образце. Точка 14 на фиг.3 соответствует зарегистрированной интенсивности аналитической линии при концентрации в стандартном образце 10 ppm (1×10-3 мас.%). Точка 15 соответствует зарегистрированной интенсивности аналитической линии при концентрации в стандартном образце 1 ppm (1×10-4 мас.%). Аналогичным образом построены остальные точки 16, 17, 18 и 19 градуировочной зависимости. По полученным точкам строится график методом наименьших квадратов. Обычно используется полиномиальная зависимость. Точки с 14 по 19 хорошо аппроксимируются линейной градуировочной зависимостью 20.The concentrations of the desired elements are determined by the pre-built calibration dependences obtained by recording the spectra of a set of standard samples containing the desired elements in known concentrations. The calibration dependence is constructed in the logarithmic coordinates LgI-LgC, where I is the recorded intensity of the analytical line of the desired element in a specific standard sample, and C is the certified concentration of this element in this sample.
По измеренным интенсивностям аналитических спектральных линий искомых элементов определяются концентрации этих элементов.The measured intensities of the analytical spectral lines of the desired elements determine the concentrations of these elements.
По данным с контрольного спектрального прибора 5 получают средние концентрации искомых элементов в пробе.According to the data from the control
По каждому спектру из последовательности, зарегистрированному рабочим спектральным прибором 4, получают интенсивности аналитических линий искомых элементов, по которым с помощью градуировочных графиков, аналогичных фиг.3, рассчитывают концентрации этих элементов.For each spectrum from the sequence recorded by the working
Далее для каждого искомого элемента строят зависимость концентрации от времени поступления пробы в плазму (или от номера экспозиции). Пример такой зависимости приведен на фиг.4.Next, for each desired element, the concentration is plotted against the time the sample was delivered to the plasma (or from the exposure number). An example of such a dependence is shown in figure 4.
В этих зависимостях выделяют группу сигналов, расположенную между двумя близлежащими минимумами, которую приписывают частице (см. фиг.4, позиция 21 и 22).In these dependences, a group of signals is distinguished, located between two nearby minima, which is attributed to the particle (see Fig. 4,
Массу частицы пробы определяют по следующей формуле:The mass of the sample particles is determined by the following formula:
где М - масса пробы, вводимой в плазму за время регистрации одного спектра, а N - количество спектров (или экспозиций), приписываемых частице.where M is the mass of the sample introduced into the plasma during the recording of one spectrum, and N is the number of spectra (or exposures) attributed to the particle.
Массу искомого элемента в каждой частице определяют умножением средней концентрации этого элемента, рассчитанной в выделенной группе сигналов, на рассчитанную массу частицы. Так для частицы, представленной под №11 в табл.1 с позицией 21 на фиг.4, средняя концентрация платины равна 28,5 ppm, а масса платины в этой частице равна 2,28×10-7 г. В то же время для частицы №32 в табл.1 с позицией 22 той же частицы (фиг.4) при средней концентрации 46 ppm масса платины в этой частице составляет 5×10-7 г.The mass of the desired element in each particle is determined by multiplying the average concentration of this element calculated in the selected signal group by the calculated particle mass. So for the particle shown under No. 11 in table 1 with the
Среднее содержание искомого элемента в пробе определяют по формуле (1).The average content of the desired element in the sample is determined by the formula (1).
Результаты проведенного исследования мелкодисперсной пробы могут быть представлены в виде таблицы (см. табл.1 - Расчет масс частиц пробы и содержания в них платины (СОП 1-90)). По результатам, приведенным в табл.1, можно определить следующие параметры пробы: массы частиц, средние концентрации и массы искомых элементов в частицах, средние концентрации искомых элементов в пробе.The results of the study of a finely dispersed sample can be presented in the form of a table (see Table 1 - Calculation of the mass of the particles of the sample and the content of platinum in them (SOP 1-90)). According to the results given in Table 1, the following sample parameters can be determined: particle masses, average concentrations and masses of the desired elements in the particles, average concentrations of the desired elements in the sample.
Одновременная регистрация спектра пробы рабочим 4 и контрольным 5 спектральными приборами дает возможность проверки правильности результатов, полученных заявленным способом.Simultaneous registration of the spectrum of the sample by working 4 and
В качестве примера реализации предложенного способа приведены результаты, полученные на описанном выше устройстве (фиг.1).As an example of the implementation of the proposed method, the results obtained on the device described above are shown (Fig. 1).
В качестве контрольного спектрального прибора 5 использовали дифракционный спектрограф ДФС-458С, обратная линейная дисперсия которого равна 0,48 нм/мм. В качестве системы регистрации спектра 6 на основе многоэлементных твердотельных детекторов использовался многоканальный анализатор атомно-эмиссионных спектров (МАЭС), являющийся средством измерения интенсивности спектральных линий (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений РФ под №21013-01) и производимый предприятием ООО «ВМК-Оптоэлектроника», г.Новосибирск. МАЭС содержит линейный многоэлементный детектор с количеством фотоячеек (фотодиодов), равным 25800, расположенных с шагом 12,5 мкм. МАЭС имеет динамический диапазон регистрируемых сигналов 10000.As a control
На контрольном спектрографе применили традиционный (интегральный) атомно-эмиссионный спектральный метод. Расход пробы составлял 0,1 г/с. Время регистрации одного спектра 5 с. Определение средней концентрации искомого элемента проводили усреднением результатов по 10 спектрам, снятым последовательно. Для установления градуировочных зависимостей в тех же условиях снимали спектры набора стандартных образцов с аттестованными содержаниями искомых элементов.The control spectrograph used the traditional (integral) atomic emission spectral method. The sample flow rate was 0.1 g / s. The registration time of one spectrum is 5 s. The average concentration of the desired element was determined by averaging the results over 10 spectra taken sequentially. To establish calibration dependences under the same conditions, the spectra of a set of standard samples with certified contents of the desired elements were recorded.
Разработанный способ определения распределения частиц по массе в дисперсной пробе и концентрации элементов в частице пробы реализован на рабочем спектральном приборе 4, в качестве которого использовался спектрограф ДФС-8 с обратной дисперсией 0,3 нм/мм, в кассетной части которого также был установлен МАЭС. Последовательно снимали 200 спектров за 1 с, каждый из которых нес информацию о содержании элементов в образце массой 5×10-4 г. Для определения концентраций искомых элементов градуировочные зависимости построены по набору стандартных образцов, снятых при тех же условиях. Для иллюстрации на фиг.3 приведена градуировочная зависимость для платины. Регистрировали спектры набора стандартных образцов, выпускаемые Российской арбитражной лабораторией испытания материалов ядерной энергетики Уральского государственного технического университета. Стандартный образец СОГ13-3 содержит благородные металлы (БМ) Ag, Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru в концентрации 9.6×10-2 мас.%, СОГ 13-4 - 1.01×10-4 мас.%. Для получения образцов сравнения с более низкими содержаниями БМ применяли последовательное разбавление образца СОГ 13-4 графитовым порошком (ОСЧ8-4) по ГОСТ 23463-79 в 3, 10 и более раз. Образец СОГ 13-53 содержал Pt в концентрации 3×10-5 мас.%, образец СОГ 13-51 - 1×10-5 мас.%, образец СОГ 13-67 - 7×10-6 мас.%, образец СОГ 13-65 - 5×10-6 мас.%. В конкретных условиях получены относительные пределы обнаружения платины Смин=5×10-6 мас.%. С учетом того, что за время экспозиции одного спектра расход пробы составляет 5×10-4 г, абсолютный предел обнаружения платины равен 2,5×10-9 г.The developed method for determining the mass distribution of particles in a disperse sample and the concentration of elements in a sample particle was implemented on a working
Математическая обработка результатов контрольного и рабочего спектрографов проводилась с помощью программы «Атом» (свидетельство регистрации №2004611127).The mathematical processing of the results of the control and working spectrographs was carried out using the Atom program (registration certificate No. 2004611127).
Заявляемый способ определения распределения частиц по массе в дисперсной пробе и концентрации элементов в частицах пробы был опробован на наборе стандартных образцов состава руды рассыпного месторождения платиновых металлов СОП1-90, разработанных в НИИ Прикладной физики при Иркутском государственном университете. Набор этих образцов предназначен для градуировки сцинтилляционных спектрометров. На фиг.4 показана зависимость концентрации для платины Pt I 265.945 нм от времени поступления пробы в плазму. Шкала концентраций для краткости приведена в ррм (1 ррм = 1×10-4 мас.% = 1 г/). В качестве примера в табл.1 приведены расчеты массы частиц пробы и содержание платины в каждой частице для образца СОП 1-90.The inventive method for determining the distribution of particles by mass in a dispersed sample and the concentration of elements in the particles of the sample was tested on a set of standard samples of the ore composition of the loose deposits of platinum metals SOP1-90 developed at the Research Institute of Applied Physics at Irkutsk State University. A set of these samples is intended for calibration of scintillation spectrometers. Figure 4 shows the concentration dependence for platinum Pt I 265.945 nm from the time of arrival of the sample in the plasma. The concentration scale for brevity is given in ppm (1 ppm = 1 × 10 -4 wt.% = 1 g /). As an example, Table 1 shows the calculation of the mass of sample particles and the platinum content in each particle for sample SOP 1-90.
На графике зависимости концентрации платины от времени поступления пробы в плазму можно выделить две самые крупные частицы №11 и №32 в табл.1 и на фиг.4 позиции 21 и 22 соответственно, суммарная масса которых составляет 20% от массы всей навески. Так масса частицы №11 составляет 8 мг, а средняя концентрация платины в ней равна 28,5 ppm, при этом масса платины в этой частице равна 2,28×10-7 г. В то же время в частице №32 (позиция 22) массой 11 мг средняя концентрация платины равна 46 ppm, а масса платины составляет 5×10-7 г. Аттестованному значению С=90 г/т (90×10-4 мас.%) соответствует только среднее значение пяти экспозиций 173-177 (см. фиг.4). В целом следует отметить, что платина распределена в образце СОП1-90 очень неравномерно, и навеска в 100 мг не является представительной.On the graph of platinum concentration versus time of sample entry into the plasma, one can distinguish the two largest particles No. 11 and No. 32 in table 1 and figure 4, positions 21 and 22, respectively, the total mass of which is 20% by weight of the entire sample. So the mass of particle No. 11 is 8 mg, and the average concentration of platinum in it is 28.5 ppm, while the mass of platinum in this particle is 2.28 × 10 -7 g. At the same time, in particle No. 32 (position 22) weighing 11 mg, the average concentration of platinum is 46 ppm, and the mass of platinum is 5 × 10 -7 g. Certified value C = 90 g / t (90 × 10 -4 wt.%) corresponds only to the average value of five exposures 173-177 (cm Fig. 4). In general, it should be noted that platinum is distributed very unevenly in the SOP1-90 sample, and a 100 mg sample is not representative.
Среднее значение концентрации платины, полученное интегральным способом на контрольном спектрографе ДФС-8, Сср=(11,8±0,7)ррм=(11,8±0,7)×10-4 мас.%, хорошо согласуется с результатом, полученным заявляемым способом. Сср пробы=1,58×10-4 мас.% (см. табл.1).The average value of the concentration of platinum obtained by the integral method on a DFS-8 control spectrograph, С cf = (11.8 ± 0.7) ppm = (11.8 ± 0.7) × 10 -4 wt.%, Is in good agreement with the result obtained by the claimed method. With avg = 1.58 × 10 -4 wt.% (See table 1).
Аналогично получены результаты для золота (см. табл.2). В отличие от платины золото распределено в пробе достаточно равномерно. Большинство частиц пробы имеют массу 2-3,5 мг. Среднее содержание золота в пробе Сср=1,58×10-4 мас.%, что хорошо согласуется со значением, полученным интегральным атомно-эмиссионным методом на контрольном спектрографе ДФС-8, Сср=(1,60±0,05)×10-4 мас.% и совпадает с аттестованным значением.The results for gold were similarly obtained (see Table 2). Unlike platinum, gold is distributed fairly evenly in the sample. Most sample particles have a weight of 2-3.5 mg. The average gold content in the sample is C av = 1.58 × 10 -4 wt.%, Which is in good agreement with the value obtained by the integral atomic emission method on a DFS-8 control spectrograph, C av = (1.60 ± 0.05) × 10 -4 wt.% And coincides with the certified value.
Правильность заявляемого способа экспериментально доказана путем одновременной регистрации анализируемой пробы с использованием контрольного спектрографа.The correctness of the proposed method has been experimentally proven by simultaneous registration of the analyzed samples using a control spectrograph.
Claims (6)
Ccp=(ΣNmiCi)/ΣNmi, где Ci - концентрация искомого элемента в i-й частице, a mi - масса i-й частицы, которую определяют из выражения mi=M·N, где М - масса пробы, вводимой в плазму за время регистрации одного спектра, а N - количество спектров, приписываемых частице. 6. The method according to claim 1, characterized in that the average concentration of each element in the sample is determined by the formula
C cp = (Σ N m i C i ) / Σ N m i , where C i is the concentration of the element in the i-th particle, am i is the mass of the i-th particle, which is determined from the expression m i = M · N, where M is the mass of the sample introduced into the plasma during the registration of one spectrum, and N is the number of spectra attributed to the particle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124240/28A RU2357233C2 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124240/28A RU2357233C2 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007124240A RU2007124240A (en) | 2009-01-10 |
| RU2357233C2 true RU2357233C2 (en) | 2009-05-27 |
Family
ID=40373674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007124240/28A RU2357233C2 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2357233C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657333C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-13 | Валентин Николаевич Аполицкий | Integrated scintillation method of investigation of a substance with its introduction into plasma |
| RU2702854C1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, (ИАиЭ СО РАН) | Method of determining content of elements and forms of their presence in a dispersed sample and its granulometric composition |
| WO2020197425A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Владимир Александрович ЛАБУСОВ | Method for determining element composition and granulometric composition of a sample |
-
2007
- 2007-06-27 RU RU2007124240/28A patent/RU2357233C2/en active IP Right Revival
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2657333C1 (en) * | 2017-04-14 | 2018-06-13 | Валентин Николаевич Аполицкий | Integrated scintillation method of investigation of a substance with its introduction into plasma |
| RU2702854C1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, (ИАиЭ СО РАН) | Method of determining content of elements and forms of their presence in a dispersed sample and its granulometric composition |
| WO2020197425A1 (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | Владимир Александрович ЛАБУСОВ | Method for determining element composition and granulometric composition of a sample |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007124240A (en) | 2009-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108645880B (en) | Energy spectrum analysis method for large-volume sample | |
| Okuda et al. | Rapid and simple determination of multi-elements in aerosol samples collected on quartz fiber filters by using EDXRF coupled with fundamental parameter quantification technique | |
| Calzolai et al. | Proton induced γ-ray emission yields for the analysis of light elements in aerosol samples in an external beam set-up | |
| RU2357233C2 (en) | Method of simultaneous determination of particle distribution by mass in dispersive sample and concentration of elements in particle of sample | |
| Coote et al. | A rapid method of obsidian characterisation by inelastic scattering of protons | |
| RU2657333C1 (en) | Integrated scintillation method of investigation of a substance with its introduction into plasma | |
| Es’haghi | Photodiode array detection in clinical applications; quantitative analyte assay advantages, limitations and disadvantages | |
| Moya‐Riffo et al. | A procedure for overlapping deconvolution and the determination of its confidence interval for arsenic and lead signals in TXRF spectral analysis | |
| Hao et al. | Quantitative analysis of trace elements of silver disturbed by pulse pile up based on energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique | |
| RU2702854C1 (en) | Method of determining content of elements and forms of their presence in a dispersed sample and its granulometric composition | |
| Gójska et al. | Calibration and detection limits of homemade ED-XRF system in the analysis of silver-copper alloys | |
| da COSTA et al. | Development and characterization of a portable total reflection X-ray fluorescence system using a waveguide for trace elements analysis | |
| JPH0247542A (en) | Quantitative analysis using x-ray spectroscope | |
| CN114740520A (en) | Radioactive inert gas activity measuring device and method | |
| WO2020197425A1 (en) | Method for determining element composition and granulometric composition of a sample | |
| Cho et al. | Study on prompt gamma-ray spectrometer using Compton suppression system | |
| Zuzaan et al. | Radionuclide induced energy dispersive X‐ray fluorescence for the determination of La, Ce, Pr and Nd and their content sums in the rare‐earth ores | |
| Owoade et al. | Model estimated uncertainties in the calibration of a total reflection x‐ray fluorescence spectrometer using single‐element standards | |
| Sánchez | Total reflection X-ray fluorescence analysis using plate beam-guides | |
| Brost et al. | Determination of optimum compromise flame conditions in simultaneous multielement flame spectrometry | |
| Mortreau et al. | Determination of 235U enrichment with a large volume CZT detector | |
| Toh et al. | Feasibility study for the quantification of total protein content by multiple prompt gamma-ray analysis | |
| Markowicz et al. | XRF analysis of intermediate thickness samples | |
| Van Hanh et al. | Establishment of an experimental system for X-ray fluorescence analysis with excitation using 3H/Zr source: Evaluation and applications | |
| Bryan et al. | Fast neutron-gamma pulse shape discrimination of liquid scintillation signals for time correlated measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110627 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140628 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170313 |