Рентгенофлуоресцентный экспресс-анализ технического тантала и ниобия: от сырья до продукта

Существующие подходы к определению примесей в материалах на основе Ta и Nb предполагают перевод пробы в раствор с последующим выделением примесей. Эта процедура является достаточно сложной и занимает много времени. В связи с этим представляет интерес исследование возможностей прямого, в частности, рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) твердых проб этих материалов. Обычная схема РФА, предполагающая экспериментальное построение градуировочных характеристик для каждого определяемого элемента, требует большого количества образцов сравнения, содержащих весьма широкий набор примесей. В настоящей работе проведена предварительная характеризация образцов технического тантала и ниобия и изделий на их основе. Показано, что для исходных материалов методом РФА можно установить только значимое отсутствие примесей, однако уже для спеченного гидрида ниобия и порошка тантала РФА можно использовать для экспресс-оценки состава. Для анализа предложено применять кристалл-дифракционный спектрометр «Спектроскан Макс-GVM», а для построения градуировки использовать штатное программное обеспечение, реализующее метод фундаментальных параметров (МФП). В этом случае получаемые содержания примесей могут отличаться на 1 – 2 порядка величины от опорных значений. Такой точности часто достаточно для корректировки технологических процессов. Установлены пределы обнаружения примесей методом РФА в материалах на основе Ta и Nb: для элементов, определяемых по линиям K-серии (от Ti до Co), предел обнаружения лежит в диапазоне от 30 до 60 млн^–1. Для элементов, определяемых по линиям M-серии (Ta), предел обнаружения составляет примерно 200 млн^–1, по линиям L-серии (Nb) — от 100 до 150 млн^–1.

1. Мосичев В. И., Николаев Г. И., Калинин Б. Д. Металлы и сплавы. Анализ и исследование. Методы атомной спектроскопии. Атомно-эмиссионный, атомно-абсорбционный и рентгенофлуоресцентный анализ: справ. Т. 2. — СПб.: НПО «Профессионал», 2006. — 716 с.

2. Карпов Ю. А., Барановская В. Б. Проблемы стандартизации методов химического анализа в металлургии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 1. Ч. II. С. 5 – 14. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-II-5-14

3. Карпов Ю. А., Барановская В. Б. Методы анализа редких и благородных металлов — пути развития / Аналитика. 2019. Т. 9. С. 40 – 47. DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.1.40.47

4. Суворова Д. С., Худоногова Е. В., Ревенко А. Г. Разработка методики рентгенофлуоресцентного определения содержаний Ga, Hf и Ta в редкоземельных рудах / Аналитика и контроль. 2016. Т. 20. ¹ 4. С. 344 – 354. DOI: 10.15826/analitika.2016.20.4.009

5. Suvorova D., Khudonogova E., Revenko A. X-ray fluorescence determination of Cs, Ce, Nd, and Ta concentrations in rocks of various composition / X-Ray Spectrom. 2017. Vol. 46. N 3. P. 200 – 208. DOI: 10.1002/xrs.2747

6. Лосев Н. Ф. Количественный рентгеноспектральный флуоресцентный анализ. — М.: Наука, 1969. — 336 с.

7. Ревенко А. Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ природных материалов. — Новосибирск: Наука, 1994. — 264 с.

8. Жижин И. П., Калинин Б. Д., Литинский А. В. и др. Рентгенофлуоресцентные спектрометры серии «Спектроскан Макс». Аналитические характеристики / Аналитика и контроль. 2002. Т. 6. № 4. С. 463 – 469.

9. Борходоев В. Я. О связи пределов обнаружения и определения в рентгенофлуоресцентном анализе / Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 11. С. 1143 – 1148. DOI: 10.7868/S0044450215090042

10. Борходоев В. Я. О пределе обнаружения в рентгенофлуоресцентном анализе / Журн. аналит. химии. 2014. Т. 69. ¹ 11. С. 1141 – 1146. DOI: 10.7868/S0044450214110024

11. Sherman J., Winifred J. M. Adjustment of an Inverse Matrix Corresponding to Changes in the Elements of a Given Column or a Given Row of the Original Matrix / Ann. Math. Stat. 1950. Vol. 21. N 1. P. 124 – 127. DOI: 10.1214/aoms/1177729893

12. Бондаренко А. В., Белоновский А. В., Кацман Я. М. Применение метода фундаментальных параметров при рентгенофлуоресцентном анализе пульповых продуктов обогащения руд / Горная промышленность. 2021. ¹ 5 – 2. С. 84 – 88.

13. Mantler M., Willis J., Lachance G., et al. Quantitative analysis / Handbook of Practical X-Ray Fluorescence Analysis, B. Beckhoff, B. Kanngießer, N. Langhoff, R. Wedell, H. Wolff, Eds. — Berlin – Heidelberg: Springer, 2006. P. 309 – 410. DOI: 10.1007/978-3-540-36722-2_5

14. Борходоев В. Я. Рентгенофлуоресцентный анализ горных пород способом фундаментальных параметров. — Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1999. — 279 с.

15. Rousseau R. Corrections for matrix effects in X-ray fluorescence analysis — A tutorial / Spectrochim. Acta. B. 2006. Vol. 7. P. 759 – 777. DOI: 10.1016/j.sab.2006.06.014