Спосіб виготування випромінювача для рентгенофлюоресцентного аналізу розчинів та суспензій

Предлагаемое изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам получения излучателей при подготовке проб к рентгенофлуоресцен гному анализу, и может быть использовано для анализа растворов и суспензий. Известен способ подготовки проб к рентгенофлуоресцентному анализу растворов, включающий непосредственное использование жидкой пробы для анализа [1], согласно которому анализируемый раствор без какой-либо подготовки прямо помещают в специальную кювету для жидкостей. Недостатками этого способа являются необходимость применения кювет специальной конструкции, во время заполнения которых могут попасть пузырьки воздуха; невозможность применения спектрометров, в которых рентгеновская трубка расположена под образцом; способ непригоден при анализе суспензий. Известны способы подготовки проб к рентгенофлуоресцентному анализу растворов, включающие получение излучателей либо нанесением анализируемого раствора на подложку [2], либо путем выпаривания анализируемого раствора в течение нескольких часов [3], либо фильтрованием специально осажденной формы определяемого элемента [4], либо смешиванием анализируемого раствора с инертным наполнителем, перемешиванием, а затем высушиванием, измельчением и прессованием в таблетки [5]. В последнем случае в качестве инертного наполнителя (основы) используют агар-агар и применяют при приготовлении эталонов. Для этого отбирают несколько мл анализируемого раствора, доводят водой до 20 мл, прибавляют 2 г агар-агара, тщательно перемешивают и выливают в чашку Петри. Смесь высушивают в вакуумном сушильном шкафу при 80-90°С и давлении 160 мм рт.ст. Через 2 часа сухую смесь измельчают в ступке и прессуют. Существенным недостатком указанных способов является то, что анализ характеризуется большими погрешностями, обусловленными значительной шероховатостью поверхности; недостатками также является трудоемкость и длительность процедур. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ [6] подготовки пробы к рентгенофлуоресцентному анализу, включающий изготовление твердого излучателя путем добавления к анализируемому раствору столько предварительно приготовленного, а затем расплавленного на водяной бане 20-30%-ного (с добавлением 0,5 мас.% салициловой кислоты) раствора желатина, чтобы его концентрация в анализируемом растворе была равна 10%. Смесь перемешивают, в горячем виде заливают в специальное поливинилхлоридное кольцо, установленное на фольге из майлара, и высушивают в вакуумном эксикаторе над пятиокисью фосфора в течение 8 часов до образования твердого желатинового диска. Недостатками рассматриваемого способа является большая длительность из-за необходимости высушивания образцов в течение 8 час, а также трудоемкость, обусловленная применением вакуумного эксикатора для сушки и необходимостью повторного расплавления предварительно приготовленного раствора желатина. Большим недостатком способа является невозможность получения твердого излучателя заданной формы и размеров с хорошо воспроизводимой поверхностью, без пузырей, трещин и неровностей. Оценки погрешностей рентгенофлуоресцентного анализа с использованием способа прототипа в работе не приведены. Но исходя из того, что поверхность излучателя получается невоспроизводимой и низкого качества, этот способ не может обеспечивать требуемую точность анализа. Излучатели, изготовленные по этому способу, целесообразно применять только для метода рентгенофлуоресцентного анализа с использованием внутреннего стандарта, когда дефекты поверхности мало сказываются на результатах измерений. Широко используемый метод внешнего стандарта в данном случае непригоден из-за больших погрешностей анализа (табл. 1). В основу изобретения поставлена задача разработать способ изготовления излучателей для рентгенофлуоресцентного анализа растворов и суспензий, который позволил упростить процесс, сократить время пробоподготовки, улучшить воспроизводимость рабочей поверхности излучателя и повысить достоверность результата анализа, а также расширить возможности применения излучателей. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известном способе получения излучателей для рентгенофлуоресцентного анализа, включающем введение в анализируемый раствор связующего компонента - желатина или агар-агара, нагревание раствора и формирование излучателя, согласно изобретению связующий реагент вводят в виде сухого порошка непосредственно в анализируемый раствор, выдерживают до набухания реагента, нагревают до полного растворения и формируют излучатель в кювете путем самопроизвольного застывания раствора до образования устойчивого желеобразного образца при контакте поверхности раствора с гидрофобной поверхностью, шероховатость которой соответствует 12-14 классу чистоты полированной поверхности. В качестве связующего реагента используют желатин, агар-агар или другое ве щество, способное образовывать упругое устойчивое желе. Использование желеобразующего связующе го в виде порошка и введение его непосредственно в анализируемый раствор позволило упростить и сократить время получения излучателя и время пробоподготовки, а формирование желеобразного излучателя самопроизвольным застыванием раствора при контакте поверхности раствора с гидрофобной поверхностью, соответствующей 12-14 классу чистоты полированной поверхности дало возможность улучшить качество поверхности излучателя, что обеспечивает высокую достоверность результатов анализа и расширяет область использования. Полированная поверхность с классом чистоты ниже 12-ти не обеспечивает нужное качество поверхности излучателя, что сказывается на достоверности и погрешности анализа. Если заявляемый способ требует в качестве связующего использовать реагенты, способные образовывать упругое устойчивое желе, то по способу-прототипу использование желеобразующего связующего необязательно, т.к. для формирования излучателя этот гель высуши вается и приобретает вид твердой неровной пленки. Предлагаемый способ состоит в том, что к анализируемому раствору прибавляют мелкоизмельченный порошок связующего желеобразующего компонента в количестве 3-13%. В качестве желеобразующего компонента используют желатин или агар-агар или любой реагент, образующий устойчивый упругий желеобразный образец. Смесь выдерживают для набухания, а затем подогревают до получения однородной массы. Горячий раствор переводят в кювету из химической инертного материала, например, фторопласта, конструкция которой соответствует форме прободержателя в рентгеновском спектрометре. Создают контакт поверхности раствора с гидрофобной поверхностью, соответствующей 12-14 классу чистоты полированной поверхности и выдерживают до застывания раствора. Получают желеобразный компактный упругий излучатель с гладкой поверхностью и используют его для рентгенофлуоресцентного анализа растворов и суспензий с кюветой или без нее. При анализе твердых объектов их предварительно переводят в раствор. Пример 1. В стеклянный тигель помещают 2 мл анализируемого раствора, содержащего 0,1-4 мол.% меди и 0,200 г (10 мас.%) измельченного желатина, оставляют на 30 мин для набухания желатина, подогревают до полного растворения желатина и переводят во фторопластовую кювету диаметром 20 мм, глубиной 6 мм. Для формирования поверхности кювету с загустевающим раствором через 10 мин быстро переворачивают на гладкую стеклянную поверхность, покрытую фторопластовой или полиэтиленовой пленкой, и через 10 мин получают компактный упругий излучатель. Полученный излучатель вставляют в прободержатель и измеряют интенсивность характеристического рентгеновского излучения на портативном спектрометре СПАРК-1. Одновременно аналогичным способом готовят серию градуировочных растворов; анализ проводят по методу внешнего стандарта. Относительное стандартное отклонение (Sr), характеризующее случайную погрешность, равно 0.04. Таким образом, изготовленный предлагаемым способом излучатель позволил с более низкой, .чем по прототипу погрешностью Sr(cм. табл. 2, 3) определить медь в промышленных растворах, полученных после травления медных плат. Пример 2. В стеклянный тигель помещают 2 мл анализируемого раствора (вместе с взвешенными частицами), содержащего 0.04-0,3 мас.%* галлия, помещают 0,260 г (13 мас.%) измельченного желатина и проводят все операции аналогично примеру 1. Измерения рентгеновского характеристического и рассеянного излучения галлия проводят на стационарном спектрометре VRA-30. Анализ проводят по методу стандартфона. Погрешность анализа Sr = 0,05. С помощью изготовленного излучателя определен галлий в отходах производства арсенида галлия с более низкой, чем по способу-прототипу погрешностью (см. табл. 2). Пример 3. В стеклянный тигель помещают 2 мл анализируемого раствора, содержащего 0,02-0,2 мас. % селена, вводят 0,5 мл 0,04% водного раствора арсеназо III, добав-, ляют 0,060 г (3,0 мае. %) измельченного агар-агара и проводят все операции аналогично примеру 1. Измерения характеристического излучения селенаи мышьяка проводят на портативном спектрометре СПАРК-1. Анализ проводят по методу внутреннего стандарта (мышьяка). Погрешность анализа Sr = 0.07. Изготовленным излучателем определен селен в шламе после выращивания монокристаллов селенида цинка с более низкой погрешностью, чем способом-прототипом (см. табл. 2). Для выявления преимуществ предлагаемого способа проводили сравнение воспроизводимости и возможности применения в рентгенофлуоресцентном анализе излучателей, полученных по данному способу и по прототипу. Испытания по предлагаемому способу проводили аналогично описанному ранее. Испытания по прототипу проводили следующим образом: к 1 мл анализируемого раствора добавляли 1 мл расплавленного на водяной бане заранее приготовленного 20%-го раствора желатина, смесь перемешивали, заливали в поливинилхлоридное кольцо, установленное на фольге из майлара и высушивали в вакуумном эксикаторе в течение 8 час до образования твердого желатинового диска, который служил излучателем. Результаты такого сравнения представлены в табл. 2 и 3. Из таблиц видно, что использование излучателей, полученных по предлагаемому способу, позволит существенно улучши ть качество излучателя, тем самым уменьшить погрешность анализа. Из табл. 5 видно, что по предлагаемому способу Sr = 0,01, а по прототипу Sr = 0,1, т.е. погрешность уменьшена в 10 раз. Предлагаемый способ позволяет упростить стадию пробоподготовки, так как полученные излучатели не высуши вают, поэтому нет необходимости в использовании вакуумной техники; в стадии изготовления отсутствует расплавление и введение заранее приготовленного желатина. Способ позволяет в 10 раз сократить время изготовления излучателя, так как исключается процедура высушивания. Предлагаемый способ позволяет расширить возможности рентгенофлуоресцентного анализа (см. табл. 2), в частности, позволяет применить широко используемый в практике метод внешнего стандарта. Применение способа позволило решить ряд аналитических задач, практически не разрешаемых другими способами.