Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Таким образом, сложность пробоподготовки, наличие полиатомной интерференции ионов и матричного эффекта значительно осложняют ИСП-МС-анализ растворенных проб петаоксида ниобия и ниобата лития, легированных бором. Эти недостатки могут быть устранены применением метода ЛА ИСП-МС для таблетированных порошковых проб. Одновременно с ЛА ИСП-МС определением концентрации бора в твердых пробах оценена их микрогомогенность по легирующей примеси. Исследование порошковых проб Nb 2 O 5 (Mg : Zn) и шихты LiNbO 3 (Mg : Zn) ПрекурсорыNbOs :Mg :Zn в области изученных концентраций ([Mg] = 0,15-0,25, [Zn] = 2-2,2 мас. %) получены из высокочистого фторидного Nb-содержащего реэкстракта при введении в раствор MgO и аммиачного осаждением гидроксида ниобия [3]. Затем промытый осадоксмешивали с раствором Zn(NO 3)2 [4]. По даннымрентгенофазового анализа (РФА) продукт был монофазным и относился к фазе Nb 2 O5. Порошковую шихту ниобата лития конгруэнтного состава синтезировали из смеси NfeOs : Mg : Zn и Li 2 CO 3 при 1180 0 С. По данным РФА получен монофазный продукт, соответствующий фазе LiNbO 3 . Исследованию таблетированных (из порошка) проб с применением метода ЛА ИСП-МС посвящен ряд работ [ 6 , 7, 16], в которых показано, что по характеру изменения интенсивности аналитического сигнала примесного компонента можно судить о равномерности его распределении в пробе. Лазерную абляцию проводили в режимах «в точку» и сканированием по поверхности. С помощью метода ЛА ИСП-МС проведены исследования микрогомогенностилегированных прекурсоров Nb 2 O 5 : Mg : Zn и шихты ниобата лития LiNbO 3 : Mg : Zn. Порошковые пробы содержали допирующие компоненты с распределением их по объему пробы, зависящими от условий введения примеси. Пробы не перетирали, в них не вносили пластификаторы или другие добавкидля таблетирования. Отношения Int (Nb) : Int( 24 Mg) и Int (Nb) : Int( 66 Zn) в растворах исследуемых образцов составили ~ 790 и ~ 400 соответственно при концентрации ниобия не более 12 мг/л. Сравнение этих величин с результатами, полученными при ЛА ИСП-МС, показало, что Int (Nb) :Int( 24 Mg) величина порядка~ 80, а Int (Nb) :Int( 66 Zn)— порядка~ 160. Полученные данные свидетельствуют о том, что при анализе твердой матрицы ниобийсодержащей пробы интенсивность сигнала примесного компонента не подавляется. Таким образом, установлено, что при применении метода ЛА ИСП-МС на твердых таблетированных пробах матричный эффект не проявляется. Кратеры формировались строго цилиндрической формы (рис. 2 ), энергии лазерного импульса достаточно для испарения всех компонентов пробы. Выяснили, что дисперсия воспроизводимости аналитического сигнала, рассчитанная при ЛА ИСП-МС анализе таблетированных порошковых проб, в большей степени зависит от дисперсии воспроизводимости плотности энергии лазерного импульса, второй, не менее важный фактор, — состояние поверхности, на которую падает лазерный пучок. Так, интенсивность аналитического сигнала при сканировании по профилю поверхности образца может превышать интенсивность сигнала при послойном сканировании, если поверхностный слой более рыхлый или «пылит». В этом случае исследование образцов лучше проводить в режиме сканирования «в точку». Рис. 2. Формирование кратеров при проведенииЛА ИСП-МС-исследования микрогомогенности в таблетированном образце. Диаметр лазерного пучка 155 мкм, частота следования импульсов 8 Гц, мощность лазерного импульса 80 %: а — Nb2O5(0,25Mg, 2,0 Zn мас. %). Сканирование «в точку» с количеством импульсов: 1 — 1; 2 — 10; 3 — 50, 4 — 75; 5 — 90; 6 — 300; 7 — сканирование по поверхности со скоростью 10 мкм/с; б — LiNbO3(0,23 Mg, 1,80 Zn мас. %), количество импульсов 1000 Как происходит испарение вещества пробы, его атомизация, формирование потока сухой аэрозоли в значительной степени зависит от выбранных параметров работы лазерного испарителя. При проведении исследований мощность, скважность и площадь «пятна» лазерного пучка задавались, а энергия и плотность энергии лазерного импульса определялись этими заданными параметрами. При этом следили за цилиндричностьюформы кратера. Такая форма кратера связана с количеством испаренного вещества, что в конечном итоге определяет интенсивность аналитического сигнала, а следовательно, и пределы обнаружения аналита. Как серьезное преимущество методаЛАИСП-МС следует отметить, что методминимизирует погрешность анализа из-за отсутствия стадии разложения (кислотного растворения), в которой возможны приобретения и аналитические потери, например, в виде образования летучих соединений. Отсутствие жидкой фазы в потоке пробы, подающейся в зону плазменного факела масс-спектрометра, исключает большинство спектральных полиатомных наложений. Отсутствие матричного эффекта при ЛА ИСП-МС-анализе проб на основе ниобия является еще одним преимуществом анализа исследуемых образцов указанным методом. На основе проведенных исследований установлено, что среднеквадратичное отклонение результатов анализа Sr, по которому оценивали распределение легирующих примесей в Nb 2 O 5 :Mg : Zn и LiNbO 3 :Mg :Zn, находится в пределах 5,0­ 9,2 %, что не превышает величины 10 %, характерной для результатов анализа стандартных образцов, например, гомогенных стандартных стеколNIST (610 или 612). На рис. 3 показано изменение аналитического сигнала изотопов Mg и Zn в ходе ЛА ИСП-МС-анализа. 605