Способ приготовления порошкообразной пробы для анализа Советский патент 1977 года по МПК G01N1/38 G01N21/00 

1

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при приготовлении порошкообразной пробы, в том числе и из веществ особой чистоты, для проведения анализа, например масс-спектрометрического или рентгеноспектрального.

Известен способ приготовления пробы порошка для анализа путем прессования (брикетирования). Однако не все пробы могут быть спрессованы 1.

Известен способ приготовления пробы путем сплавления трудно прессующихся веществ со стеклообразующими или затвердевающими органическими добавками, например с парафином. При нагреве происходит загрязнение аиализируемой пробы и искажаются результаты последующего анализа 2.

Известен способ приготовления порошкообразной пробы путем прессования, в котором с целью придания механической прочности в анализируемый образец вводят 10% по весу формальдегидной резольной смолы или других органических добавок или 40-60 вес. % графита. Однако при введении этих добавок при анализе происходит образование многоатомных и комплексных ионов углерода, что снижает чувствительность определения из-за наложения линий ионов углерода на аналитические линии определяемых элементов, например, при масс-спектрометрическом методе анализа 3.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ приготовления пробы порошка для анализа путем прессования в присутствии неорганической связующей добавки - серебряного порошка. Прессование осуществляют при весовом отношении добавки серебра к образцу 1 : 4. При этом чувствительность определения снижается до ат. % из-за большого количества добавки и содержащихся в ней примесей 4.

Целью изобретения является приготовление пробы порошка для анализа, обеспечивающее высокую чувствительность определения микропримесей при анализе непрессующихся и плохо прессующихся материалов, в том числе и веществ особой чистоты.

Согласно изобретению приготовляют пробу для анализа путем прессования в присутствии связующей неорганической добавки. В качестве связующей добавки используют пятиокись ниобия или таитала. Пятиокись ниобия вводят в количестве, обеспечивающем весовое отнощение добавки к образцу 1 : 10-100. Пятиокись тантала вводят в количестве, обесиечивающем весовое отношение добавки к образцу 1 : 5-100.

Эти добавки химически инертны к материалам пробы и подложки при последующем анализе, обеспечивают хорошую прессуемостьвеществ и содержат малое количество лимитиРЗемых примесей ( ат. %).

Количество связующих добавок пятиокиси ниобия или тантала, необходимое для прессования пробы, сильно зависит от прессующих свойств анализируемых материалов.

Как показали исследования, прессующие свойства мелкодисперсной пробы одних и тех же химических веществ могут сильно отличаться в зависимости от состояния внещней поверхности пробы. Так, мелкодисперсные оксиды алюминия квалификации «хч сна и «чда хорощо прессуются без использования связующих добавок. При прессовании пробы мелкорастертых лейкосапфиров или кристаллов рубина, которые также являются оксидами алюминия, требуется вводить больщое количество связующих добавок NbOs и Та2О5. Б этом случае мелкодисперсная проба этих веществ прессуется при весовом отношении добавки к пробе 1 : 10 для WbaOs и 1 :5 для ТагОз.

Количество связующих добавок, необходимых для обеспечения прессования пробы, в каждом конкретном случае определяется экспериментально.

К веществам, для прессования которых требуется вводить очень малое количество связующих добавок, относятся ТеОг и BaFs. Прессование пробы этих веществ осуществляют при весовом отнощении добавки к пробе 1 : 90- 100.

Наибольщее количество связующих добавок вводят при анализе Ti02, SiOa, ZrO2, WOs, Pb(NO3)2. Анализируемую пробу из этих веществ прессуют при весовом отнощении добавки к пробе 1:10 для NbgOa и 1 : 5 для Та2О5.

Содержание примесей в образцах с использованием связующих добавок рассчитывается по формуле I

С

Ьем- -

об

где /С - отнощение числа атомов образца к числу атомов добавки в смеси;

Соб - концентрация примеси в образце, ат. %;

Ссд1 - концентрация примеси в смеси, ат. %;

Сд - концентрация примеси в добавке, ат. %.

Пример 1. Готовя пробу для масс-спектрометрического анализа, в 100 мг двуокиси титана вводят 10 мг пятиокиси ниобия. После тщательного перемещивания 10 мг приготовленной смеси прессуют в алюминиевом стаканчике (внещний диаметр 8, внутренний диаметр 6, высота 4, толщина дна 2 мм) и анализируют на искровом масс-спектрометре. Концентрации никеля и кобальта в смеси, полученные в результате анализа, составляет соответственно 2-10-5 и 5.10-ват. %.

Содержание примесей никеля и кобальта в используемой пятиокиси ниобия равно 8-10и ат. %. Однако вклад этих примесей в

анализируемый образец двуокиси титана с учетом весового отнощения добавки к образцу 1 : 10 составляет 5-10- и 4-10 ат. %. Расчет по формуле I дает значения концентраций никеля и кобальта в образце двуокиси титана (2-10- и 5-Ю- ат. %).

Пример 2. Готовя пробу для анализа, смещивают 70 мг двуокиси циркония с 12 мг пятиокиси тантала. После гомогенизации 15 мг

смеси прессуют в алюминиевом стаканчике и на искровом масс-спектрометре определяют содержание никеля и кобальта (полученные значения, составляют соответственно 1,3-10 и 2,2-10 ат. %). Концентрация этих элементов

в используемой пятиокиси тантала составляет 8-Ю- и ат. %. Количество никеля и кобальта в двуокиси циркония, рассчитанное по формуле 1 с учетом весового отношения добавки к образцу 1 : 5, равно 1 10 и 2-10 ат. %.

Следовательно, при использовании пятиокиси ниобия и пятиокиси тантала в качестве связующей добавки при анализе примесей никеля и кобальта в двуокиси циркония, а также в двуокиси титана запас чувствительности составляет 1-2 порядка величины.

Применение пятиокиси ниобия или тантала в качестве связующей добавки позволяет проводить многоэлементный анализ непрессующихся и илохо прессующихся материалов, в

том числе и веществ особой чистоты, с чувствительностью ат. %, что значительно расщиряет область использования ииструментальных методов анализа. Кроме того, при использовании пятиокиси

ниобия или пятиокиси тантала в масс-спектрометрическом методе анализа вследствие нечетности масс изотопов ниобия (93) и тантала (181) линии многозарядных, многоатомных и комплексных ионов этих элементов не лимитируют достижение высокой чувствительности определения иримесей в анализируемых образцах.

Формула изобретения

1.Способ приготовления пробы порощка для анализа путем прессования в присутствии связующей неорганической добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, в качестве связующей добавки используют пятиокись ниобия или тантала.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что пятиокись ниобия вводят в количестве,

обеспечивающем весовое отнощение добавки к образцу 1 : 10-100.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что пятиокись тантала вводят в количестве, обеспечивающем весовое отношение добавки к

образцу 1 :5-100.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №2512575, кл. 250-51.5, 1950. 5 2.Патент США № 3546452, кл. 250-51.5, 1970. 3.Авторское свидетельство № 397801, кл. G OIN 1/00, 1973. 6 1. Hovick Т. J., Cambey L. А., Deines Р., ASTM, Е-14, Am. Conf. Mass. Spectrom. allied Topics, 1311, p. 37, ,1965.