Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1150372), страница 25

Файл №1150372 Диссертация (Прямой элементный и изотопный анализ твердофазных непроводящих материалов с помощью времяпролетной масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом) 25 страницаДиссертация (1150372) страница 252019-06-29СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

%ThPb001,102,61,96,51,9Gd001,91,9в)Рисунок 31. Фотография подготовленного образца гиацинта до (а) и после (б) распыления исхема пробы в разрезе (в).Для количественного определения содержания U и Th применялись модельные образцыс добавкой Gd и Pb, состав которых приведен в Таблице 26. Использование этих образцовпозволило определить относительные чувствительности для Gd, Pb, U, Th и Zr. Гадолиний исвинец добавлялись в виде растворов в анализируемую порошковую пробу. Поскольку ихотносительные чувствительности были предварительно определены, то Pb и Gd можно былоиспользовать в качестве внутренних стандартов для определения содержания урана и тория.Образец гиацинта использовался для сравнения разных способов градуировки.Для проверки полученных результатов исследуемые пробы анализировались на ИСПОЭС, для чего потребовалось растворить исследуемые образцы.

При поиске единого способарастворения были исследованы следующие методики:1131. Растворение в смесях концентрированныхкислот привело лишь к частичномурастворению всех исследуемых минералов.2. Сплавление с гидросульфатом калия с последующим растворением в смеси кислотпривело к полному разложению только гиацинта.

Другие минералы разлагались лишь частично.Аналогичный результат был получен при сплавлении с пиросульфатом калия.3. Сплавление с бурой привело к частичному растворению всех исследуемых минералов.Удовлетворительные результаты удалось получить только с помощью методики, описанной вработе [201]. По этой методике было проведено разложение гиацинта, метамиктногосамарскита, ловчоррита, модельного образца и холостой пробы (ZrO2). Разложить пирохлор безвыпадения осадка с ее помощью не удалось.В использованной методике разложение пробпроводилось методом сплавления споследующим растворением в кислотах. В качестве плавня использовалась смесь KHF 2 и NaF всоотношении 3:1. Платиновый тигель с тонкоизмельченным образцом (0,05г) и 20-кратнымколичеством плавня постепенно нагревался в муфельной печи до прекращения выделенияпаров и затвердевания массы. Затем температуруповышали до образования полностьюпрозрачного сплава (примерно 9000С).

После охлаждения в тигельдобавлялось 5 млконцентрированной серной кислоты, и смесь нагревалась до появления паров кислоты напесчаной бане. Далее добавлялось 3 мл азотной кислоты (1:9) [201]. Полученный растворразбавлялся до объема 50 мл.РезультатыОптимизация методаВ предварительных экспериментах сравнивались масс-спектры и эффективностираспыления металлического урана и таблетки диоксида UO2.

На Рисунке 32 представленымасс-спектры, полученные для этих типов проб. На Рисунке 32 (а) приведен масс-спектрметаллического урана, а на Рисунке 32 (б) – UO2. При регистрации обоих спектровиспользовался вспомогательный катод, изготовленный из высокочистого алюминия.Как видно из Рисунка 32 (а, б), главными отличиями в этих двух спектрах являютсяприсутствие в спектре UO2 компонент238U16O+ (254 масса) и 40Ar1H+ (41 масса). В то же времяинтенсивности 238U+ для металлического урана и оксида урана сравнимы, что свидетельствует овысокой эффективности распыления UO2, связанной с образованием в процессе распыленияповерхностного проводящего слоя.

Наличие в масс-спектре оксидного кластера238U16O+обусловлено распылением кислорода из пробы. Отметим, что относительная концентрациякислорода в газовой фазе (отношение O/U) существенно превышает соответствующуюконцентрацию в пробе, поскольку время жизни атома кислорода, определяемое временемпрокачки разрядной ячейки и временами ионно-химических реакций (порядка 1 - 2 мс)114существенно превышает время жизни атома урана определяемое временем его диффузии настенку (0,2 – 0,3 мс). Поскольку при используемых временах задержки выталкивающегоимпульса, интенсивность О+ пренебрежимо мала, UO+ образуется в ходе следующих реакций:Ar + e-→ Ar* + e-; Ar* + U → Ar + U+ + e-; U+ + O→ UO+.а)б)Рисунок 32. Масс-спектры металлического урана (а) и оксида урана (б).(19)115Присутствие оксидных кластеров, конечно, ухудшает аналитические характеристикирассматриваемого метода – снижается воспроизводимость, поскольку аналит распределяется понескольким формам, и возникают дополнительные интерференции.

В связи с этим в реальноманализе необходимо минимизировать относительные интенсивности оксидных кластеров.Ситуацию несколько облегчает то обстоятельство, что заметные интенсивности оксидныхкластеров регистрируются только для элементов, имеющих высокую энергию связи скислородом в первую очередь для актинидов, редкоземельных элементов и ряда тугоплавкихметаллов – Ta, Nb, Zr. Для примера на Рисунке 33 приведен участок масс-спектра UO2, гдеприсутствуют изотопы Gd, Ta, W и Pb. Как видно из рисунка в масс-спектре присутствуютоксиды Gd и Ta и отсутствуют оксиды W и Pb.181Ta+181Ta16О+Рисунок 33. Участок спектра UO2, задержка выталкивающего импульса 80 мкс.Относительную интенсивность оксидных компонентов можно в какой-то степенирегулироватьвыбором времени задержки τi выталкивающего импульса относительноимпульса разряда. В этом случае уменьшение τi приводит к уменьшению времени пребыванияиона в газовой фазе и, соответственно, к уменьшению вероятности реакции: M+ + O → MO+,что,снижаетотносительныеинтенсивностиоксидныхкомпонентов.Сказанноепроиллюстрировано Рисунке 34, где представлен масс-спектр для той же пробы, что и наРисунке 33, но с меньшей величиной τi – 80 мкс вместо 120 мкс на Рисунке 33.116181Ta+181Ta16О+Рисунок 34.

Участок спектра UO2, задержка выталкивающего импульса 120 мкс.Как видно из Рисунка 34, относительные интенсивности оксидных компонентовсущественно уменьшились, правда, при этом уменьшились и абсолютные интенсивностиопределяемыхкомпонентов.НаРисунке35представленызависимостиотношенияинтенсивности U+ к интенсивности UO+ и интенсивности U+ от времени задержки τi.Рисунок 35. Зависимость отношения интенсивности U+ к интенсивности UO+ и зависимостьинтенсивности U+ от времени задержки τi. для UO2.117Как видно, для интенсивности U+ наблюдается максимум при τi =140-150 мкс, в то жевремя отношение интенсивности U+ к интенсивности UO+ монотонно падает с увеличением τi.Из Рисунка 35 следует, что оптимальная величина τi находится в диапазоне 120-160 мкс.Однако, даже в этом диапазоне при определении концентрации примесей необходимоучитывать общую интенсивность U+ + UO+. Представленные на Рисунках 33-35 данныеполучены при использовании вспомогательного катода, изготовленного из алюминия.

Какпоказано ранее в главе 5, использование вспомогательного катода, изготовленного из тантала,позволяет уменьшить содержание кислорода и воды в разрядной ячейке за счет геттерныхреакций (10) и (11).ОднакопопыткаиспользоватькатодизTaприанализеоксидовоказаласьнеэффективной, что связано с тем, что скорость этого процесса недостаточна для компенсациипоступления кислорода из пробы в газовую фазу. Относительные интенсивности компонентоввида MO+ изменились незначительно, а в масс-спектре появились компоненты, вызывающиедополнительные интерференции TaO+, TaO2+, TaAr+, TaArO+ и др.

Поэтому в дальнейшемиспользовался вспомогательный катод из алюминия, кроме эксперимента, проведенного спробой гиацинта, о чем будет сказано ниже.Отметим, что при анализе оксида урана интенсивные оксидные кластеры UO+регистрируются и в ряде других методов масс-спектрального анализа, в частности в ВИМС иTIMS, впрочем, как и в GDMS с постоянным током и вторичным электродом [130].Прирегистрациимасс-спектровмодельныхобразцовиобразцовминераловотносительные интенсивности оксидов увеличились, по сравнению с относительнымиинтенсивностями UO+ при распылении UO2, что, по-видимому, связано с большимсодержанием кислорода в исследуемых минералах. Для примера на Рисунке 36 представленучасток масс-спектра для модельного образца 2 (см.

Таблицу 26), а на Рисунке 37 – участокмасс-спектра ловчоррита.118Рисунок 36. Участок масс-спектра модельного образа 2.Рисунок 37. Участок масс-спектра ловчоррита. Добавки: Gd, Pb – 2,1%.119Зависимость отношения U+/UO+, представленная на Рисунке 38 для модельного образца2, носит менее выраженный, по сравнению с соответствующей зависимостью для UO2,характер. Оптимальные величины задержки τiможно определить из Рисунка 39, гдепредставлены зависимости интенсивностей U+, UO+, Th+, ThO+ от τi. Как видно из этого рисункаони находятся в области 140-160 мкс.Рисунок 38. Зависимость отношения интенсивности U+ к интенсивности UO+ и отношенияинтенсивности Th+ к интенсивности ThO+ от времени задержки τi для модельного образца 2.Рисунок 39.

Зависимости интенсивностей U+, UO+, Th+, ThO+ от τi для модельного образца 2.120ГрадуировкаДля градуировки использовались образцы 1-4, представленные в Таблице 26.Определялись зависимости F∙(IU+UO/IZr+ZrO) и F∙(ITh+ThO/IZr+ZrO) от концентрации U и Th в пробе,где F=СZr/(CZr+СU+CTh), а С – концентрация элемента в модельном образце.

Характеристики

Список файлов диссертации

Прямой элементный и изотопный анализ твердофазных непроводящих материалов с помощью времяпролетной масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом
Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее