zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2025-91-1-15-23zldm-2374Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISПрактика использования различных способов подготовки проб для рентгенофлуоресцентного определения макроэлементов в геологических породах, почвах и осадкахThe practice of using varios methods of sample preparation for the X-ray fluorescence determination of macroelements in geological rocks, soils and sedimentsКузьминаТ. Г.KuzminaT. G.

Татьяна Георгиевна Кузьмина

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Tatiana G. Kuzmina

19, Kosygina ul., Moscow, 119991

kuzminatg@inbox.ruХохловаИ. В.KhokhlovaI. V.

Ирина Владимировна Хохлова

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Irina V. Khokhlova

19, Kosygina ul., Moscow, 119991

РомашоваТ. B.RomashovaT. V.

Татьяна Владимировна Ромашова

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Tatiana V. Romashova

19, Kosygina ul., Moscow, 119991

ТроневаМ. А.TronevaM. A.

Мария Александровна Тронева

119991, Москва, ул. Косыгина, д. 19

Maria A. Troneva

19, Kosygina ul., Moscow, 119991

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАНРоссияVernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2025260120259111523Copyright © Кузьмина Т.Г., Хохлова И.В., Ромашова Т.B., Тронева М.А., 20252025Кузьмина Т.Г., Хохлова И.В., Ромашова Т.B., Тронева М.А.Kuzmina T.G., Khokhlova I.V., Romashova T.V., Troneva M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2374

Для определения макроэлементов в горных породах, почвах и осадках рентгенофлуоресцентным методом использовано три способа пробоподготовки: прессование порошковых проб, сплавление в золото-платиновых тиглях с получением стеклянных дисков, сплавление на графитовых подложках с последующим растиранием плава и прессованием таблетки. Для сплавления в золото-платиновых тиглях использовали готовый флюс Lithium Borate Flux (Chemphys, Китай), содержащий 67 % Li2B4O7, 33 % LiBO2 и легирующую добавку LiBr. На графитовых подложках пробы сплавляли с порошками тетрабората и метабората лития в соотношении 2:1, высушенными при 600 °C. Оценены случайные погрешности анализа — ошибки пробоподготовки и измерения интенсивности. Показано, что во всех случаях суммарные погрешности не превышают допустимого уровня при проведении массового анализа III категории точности. Для получения градуировочных зависимостей использовали стандартные образцы горных пород, почв, осадков. Приведены метрологические характеристики методик рентгенофлуоресцентного анализа с использованием каждого из трех способов пробоподготовки. Сопоставлены остаточные стандартные отклонения градуировочных зависимостей. Правильность результатов определения макроэлементов проверена путем анализа трех стандартных образцов. Отмечены достоинства и недостатки каждого способа пробоподготовки. Использование самого простого, дешевого и экспрессного способа прессования таблетки из исходного материала возможно только в том случае, если содержание элементов в анализируемых пробах не выходит за пределы диапазона определяемых содержаний данной методики. Способ сплавления в золото-платиновых тиглях требует предварительной информации о химическом составе анализируемой пробы. Способ сплавления на графитовых подложках является более универсальным и не имеет никаких ограничений по составу сплавляемого образца. Показано, что систематические погрешности методики для прессованных таблеток превосходят погрешности методик с использованием второго и третьего способов.

To determine the content of macronutrients in rocks, soils and sediments, three methods of sample preparation were used by the X-ray fluorescence method: pressing powder samples; fusing in gold-platinum crucibles to obtain glass discs; fusing on graphite substrates followed by melting and tablet pressing. A detailed description of each of the methods used is provided. For fusion in gold-platinum crucibles, a ready-made LITHIUM BORATE FLUX (from the company CHEMPHYS) was used, its composition: Li2B4O7 (67%) + LiBO2 (33%) + alloying additive LiBr. For fusion on graphite substrates, powders of lithium tetraborate and metaborate in a ratio of 2:1, dried at 600°C. Random errors of the analysis are estimated: errors of sample preparation and intensity measurement. It is shown that in all cases, the total errors do not exceed the permissible level when conducting mass analyses of the III category. Standard samples of rocks, sediments and soils were used to obtain the grades, The metrological characteristics of X-ray fluorescence analysis techniques using each of the three sample preparation methods are presented. The residual standard deviations of the calibration dependencies are compared. The correctness of the analysis results was verified on three standard samples. The advantages and disadvantages of each sample preparation method are noted. The use of the simplest, cheapest and express method of pressing tablets from the source material is possible only if the content of elements in the analyzed samples does not exceed the limits of the calibration dependencies of this technique. The method of fusion in gold-platinum crucibles requires preliminary information about the chemical composition of the analyzed sample. The method of fusing on graphite substrates (followed by melting and pressing the tablet) is more versatile and has no restrictions on the composition of the fused sample. It is shown that the systematic errors of the method for pressed tablets exceed the errors of the methods using the second and third techniques. The work was performed on the AXIOS Advanced wave dispersive X-ray fluorescence spectrometer (PANalytical B.V., Holland).

рентгенофлуоресцентный анализпробоподготовкагорные породыX-ray fluorescence analysissample preparationrocksРабота выполнена за счет бюджетных средств Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАНReferencesРевенко А. Г., Пашкова Г. В. Рентгенофлуоресцентный анализ и перспективы развития / Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 11. С. 980 – 1001. DOI: 10.31857/S0044450223110130Revenko A. G., Pashkova G. V. X-ray fluorescence spectrometry: current status and prospects of development / J. Anal. Chem. 2023. Vol. 78. N 11. P. 1452 – 1458. DOI: 10.1134/s1061934823110072Смагунова А. Н., Ондар У. В., Никитина В. Г., Козлов В. А. Изучение зависимости интенсивности фона в РФА от размера частиц излучателя / Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56. № 9. С. 943 – 947.Smagunova A. N., Ondar U. V., Nikitina V. G., Kozlov V. A. Background intensity as a function of the particle size of a radiating sample in X-ray fluorescence spectroscopy / J. Anal. Chem. 2001. Vol. 56. N 9. P. 833 – 836. DOI: 10.1023/A:1016760413125Смагунова А. Н., Потапова Л. А., Ондар У. В. и др. Влияние условий подготовки проб к рентгенофлуоресцентному анализу на эффект МАН / Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 8. С. 795 – 801.Smagunova A. N., Potapova L. A., Ondar U. V., et al. Effect of the conditions of sample preparation for X-ray fluorescence analysis on the effect of microabsorption heterogenity / J. Anal. Chem. 2008. Vol. 63. N 8. P. 723 – 729. DOI: 10.1134/s1061934808080030Смагунова А. Н., Широколобова И. С., Козлов В. А. и др. Разработка стандартного образца предприятия состава цементной сырьевой смеси / Стандартные образцы. 2014. № 3. С. 92 – 99.Smagunova A. N., Shirokolobova I. S., Kozlov V. A., et al. Development of a standard sample of an enterprise for the composition of a cement raw mixture / Standart. Obr. 2014. N 3. P. 92 – 99 [in Russian].Ревенко А. Г. Подготовка проб природных материалов для рентгенофлуоресцентного анализа с дисперсией по энергии / Заводская лаборатория. 1994. Т. 60. № 11. С. 16 – 29.Revenko A. G. Preparation of samples of natural materials for X-ray fluorescence analysis with energy dispersion / Industr. Lab. Mater. Diagn. 1994. Vol. 60. N 11. P. 16 – 29 [in Russian].Кузьмина Т. Г., Туранская Н. В. Методика рентгеноспектрального флуоресцентного анализа в применении к донным осадкам / Океанология. 1978. ¹ 6. С. 1110 – 1114.Kuzmina T. G., Turanskaya N. V. Methods of X-ray spectral fluorescence analysis as applied to bottom sediments / Okeanologiya. 1978. N 6. P. 1110 – 1114 [in Russian].Amosova A. A., Chubarov V. M., Finkelshtein A. L. Features of X-ray fluorescence determination of rock-forming elements in powder samples of peat sediments / X-Ray Spectrom. 2022. Vol. 51. N 2. P. 129 – 135. DOI: 10.1002/xrs.3267Amosova A. A., Chubarov V. M., Finkelshtein A. L. Features of X-ray fluorescence determination of rock-forming elements in powder samples of peat sediments / X-Ray Spectrom. 2022. Vol. 51. N 2. P. 129 – 135. DOI: 10.1002/xrs.3267Чубаров В. М., Амосова А. А., Финкельштейн А. Л. Рентгенофлуоресцентное определение рудных элементов железомарганцевых образований / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 12. С. 5 – 13. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-12-5-13Chubarov V. M., Amosova A. A., Finkelshtein A. L. X-ray fluorescence determination of ore elements of ferromanganese formations / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 12. P. 5 – 13 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-12-5-13Козлов А. С., Чижов П. С., Филичкина В. А., Филиппов М. Н. Определение минерального состава медных руд рентгеновскими методами. Заводская лаборатория. Диагностика мататериалов. 2021. Т. 87. № 10. С. 5 – 11. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-10-5-11Kozlov A. S., Chizhov P. S., Filichkina V. A., Filippov M. N. Determination of the mineral composition of copper ores by X-ray methods / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2021. Vol. 87. N 10. P. 5 – 11 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-10-5-11Афонин В. П., Гуничева Е. Р., Пискунова Л. Ф. Рентгенофлуоресцентный силикатный анализ. — Новосибирск: Наука, 1984. — 227 с.Afonin V. P., Gunicheva E. R., Piskunova L. F. X-ray fluorescence silicate analysis. — Novosibirsk: Nauka, 1984. — 227 p. [in Russian].Волков А. И., Осипов К. Б., Жданов П. А. и др. Рентгенофлуоресцентный анализ ванадиевого шлама после борного сплавления / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 1. С. 8 – 16.Volkov A. I., Osipov K. B., Zhdanov P. A., et al. X-ray fluorescence analysis of vanadium sludge after boron fusion / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2016. Vol. 82. N 1. P. 8 – 16 [in Russian].Борходоев В. Я., Пеньевский С. Д., Соцкая О. Т. Подготовка легированных стеклянных литий-боратных дисков для рентгенофлуоресцентного анализа горных пород на плавильной установке VULCAN 4 / Аналитика и контроль. 2013. Т. 17. ¹ 2. С. 141 – 147.Borkhodoev V. Ya., Penevsky S. D., Sotskaya O. T. Preparing doped glass lithium borate disks for X-ray fluorescence analysis of rocks on the VULCAN 4 melting plant / Analit. Kontrol’. 2013. Vol. 17. N 2. P. 141 – 147 [in Russian].Johnson D. M., Hooper P. R., Conrey A. M. XRFAnalysis of rocks and minerals for major and trace elements on a single low dilution lithium tetraborate fusion / Adv. X-Ray Anal. 1997. Vol. 41. P. 843 – 867.Johnson D. M., Hooper P. R., Conrey A. M. XRFAnalysis of rocks and minerals for major and trace elements on a single low dilution lithium tetraborate fusion / Adv. X-Ray Anal. 1997. Vol. 41. P. 843 – 867.Sieber J., Marlow A., Paul R., et al. Quantitative analysis of zirconium alloys using borate fusion and wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry / X-Ray Spectrom. 2021. Vol. 50. N 3. P. 210 – 223. DOI: 10.1002/xrs.3216Sieber J., Marlow A., Paul R., et al. Quantitative analysis of zirconium alloys using borate fusion and wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry / X-Ray Spectrom. 2021. Vol. 50. N 3. P. 210 – 223. DOI: 10.1002/xrs.3216Гуничева Т. Н. О макрогомогенности и микрогетерогенности стеклоизлучателей из расплава горных пород / Методы рентгеноспектрального анализа. — Новосибирск: Наука, 1986. С. 46 – 57.Gunicheva T. N. On macrohomogeneity and microheterogeneity of glass emitters from rock melt / Methods of X-ray spectral analysis. — Novosibirsk: Nauka, 1986. P. 46 – 57 [in Russian].Смагунова А. Н., Розова О. Ф., Скрибко Н. Н. Рентгенофлуресцентный анализ порошковых продуктов черной металлургии / Заводская лаборатория. 1990. Т. 56. № 9. С. 28 – 37.Smagunova A. N., Rozova O. F., Skribko N. N. X-ray fluorescence analysis of powder products of ferrous metallurgy / Industr. Lab. Mater. Diagn. 1990. Vol. 56. N 9. P. 28 – 37 [in Russian].Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях / Под ред. М. Эрхардта. — М.: Металлургия, 1985. — 256 с.X-ray fluorescence analysis. Application in factory laboratories / M. M. Erhardt, Ed. — Moscow: Metallurgiya, 1985. — 256 p. [in Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.