CC BY
62
Сведения об авторах
Орыщенко Алексей Сергеевич,
доктор технических наук, генеральный директор Федеральное государственное унитарное предприятие
«Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" им. И. В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"», Россия, г. Санкт-Петербург, 191015, ул. Шпалерная, 49, тел.: (812) 3349410, факс: (812) 7103756, e-mail: [email protected]
Шекин Сергей Игоревич,
заместитель начальника опытного сварочного производства Федеральное государственное унитарное предприятие
«Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" им. И. В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"», Россия, г. Санкт-Петербург, 191015, ул. Шпалерная, 49, тел.: (812) 3349410, факс: (812) 7103756, e-mail: [email protected]
Oryshchenko Aleksey Sergeevich,
Dr. Sc. (Engineering), Director-General
Federal State Unitary Enterprise "Central Research Institute of Structural Materials «Prometey» Named by I. V. Gorynin of National Research Center «Kurchatov Institute»", Russia, St. Petersburg, 191015, Shpalernaya, 49, tel.: (812) 3349410, fax: (812) 7103756, e-mail: [email protected]
Shekin Sergey Igorevich,
Deputy Chief Pilot of Welding Production
Federal State Unitary Enterprise "Central Research Institute of Structural Materials «Prometey» Named by I. V. Gorynin of National Research Center «Kurchatov Institute»", Russia, St. Petersburg, 191015, Shpalernaya, 49, tel.: (812) 3349410, fax: (812) 7103756, e-mail: [email protected]
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.PRIL.11-20 УДК 543.51, 543.067.2
Е. А. Базарова1, А. И. Новиков2, С. В. Дрогобужская1, 2
1 Мурманский государственный технический университет
2 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. В. И. Тананаева ФИЦ «КНЦ РАН», Апатиты, Россия
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКИХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БАДДЕЛЕИТОВОМ КОНЦЕНТРАТЕ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ
Аннотация
Разработаны методики ИСП МС определения редких и редкоземельных элементов в бадделеитовом концентрате после кислотного разложения и разложения сплавлением, оценена правильность методик посредством анализа ГСО состава пород и руд. Разработан способ приготовления пробы для прямого определения микропримесей в бадделеитовом концентрате методом ЛА иСп МС, показана равномерность распределения элементов в приготовленных образцах. Исследовано влияние параметров лазерного излучения на процесс испарения таблетированного образца бадделеитового концентрата, выбраны оптимальные условия и разработан способ приготовления пробы. Проведен анализ бадделеитового концентрата методом ЛА ИСП МС. При использовании градуировки прибора по растворам или стандарту СГ-4 получены результаты, которые согласуются с данными после разложения сплавлением.
Ключевые слова:
бадделеитовый концентрат, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, лазерная абляция, редкие элементы, редкоземельные элементы.
E. A. Basarova1, A. I. Novikov2, S. V. Drogobuzhskaya1, 2
1 Murmansk State Technical University
2 I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia
DETERMINATION OF RARE AND RARE-EARTH ELEMENTS IN BADDELEITE CONCENTRATE BY MASS-SPECTROMETRY WITH INDUCTIVELY COUPLED PLASMA
Abstract
Methods of determination of rare and rare-earth elements by ICP MS in baddeleyite concentrate after acid decomposition and decomposition with melting were developed. Internal quality control of the analysis results was checked in the analysis of reference materials of rocks and ores. A method of sample preparation for direct determination of trace impurities in baddeleyite concentrate by LA ICP MS was developed. The uniform distribution of elements in the prepared samples is shown. The influence of laser radiation parameters on the evaporation process of baddeleyite concentrate tablets was studied, optimal conditions were selected and a method of sample preparation was developed. The analysis of baddeleyite concentrate by LA ICP MS was carried out. The results obtained by using the instrument calibration according to solutions or standard SG-4 are consistent with the data after decomposition by fusion.
Keywords:
baddeleite concentrate, mass-spectrometry with inductively coupled plasma, laser ablation, rare element, rare-earth elements.
Введение
В пределах материковой части Арктики располагаются уникальные запасы руд различного состава, в том числе редких и редкоземельных элементов (РЗЭ). Потенциал Кольского полуострова представлен крупными и средними месторождениями этих элементов. Всё возрастающие требования к аналитическому контролю элементного состава руд редкометалльных месторождений влекут за собой необходимость разработки новых методик и совершенствование существующих. Важной задачей является определение большого числа элементов с низким пределом обнаружения и хорошими метрологическими характеристиками без отделения матрицы.
Среди наиболее распространенных методов анализа редких и редкоземельных элементов в геологических материалах и первичных концентратах можно выделить нейтронно-активационный анализ (НАА), масс-спектрометрию с изотопным разбавлением (ИР МС), атомно-эмиссионную спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ИСП АЭС) и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ИСП МС). НАА и ИР МС проявляют достаточную чувствительность в отношении обнаружения большинства РЗЭ, соответствующих их содержанию в геосфере. Однако эти методы достаточно дороги и требуют много времени. Более того, ИР МС нельзя применять к моноизотопным элементам таким, как: Y, Pr, Tb, Ho и Tm. ИСП АЭС позволяет быстро анализировать РЗЭ в многоэлементном режиме с достаточной чувствительностью, но его эффективность для многих РЗЭ ослаблена сложностью их спектров излучения, а также рядом серьезных помех матричных элементов. Кроме того, чувствительности метода не всегда хватает для определения «тяжелых» РЗЭ. С другой стороны, ИСП МС обеспечивает более простые спектры и более низкие пределы обнаружения, чем ИСП АЭС, что позволяет определять элементы в образцах, обычно избегая отделения матрицы. ИСП МС обладает широким линейным динамическим диапазоном, это эффективный
и высокочувствительный метод многоэлементного анализа в широком диапазоне концентраций [1], обеспечивает инструментальную возможность определения редких и редкоземельных элементов в растворах на уровне до 10-12 г/мл. Прогресс в элементном анализе, связанный с применением нового метода, определил необходимость разработки новых методик химической пробоподготовки геологических образцов для обеспечения полноты переведения в раствор элементов с разными химическими свойствами и оценку устойчивости полученного раствора [2]. Подготовка анализируемых образцов для введения в масс-спектрометр является важной частью процесса [3]. ИСП МС позволяет работать как с жидкими, так и твердыми образцами. Большинство существующих методик предполагает первый вариант метода. Однако, возможно прямое введение твердых образцов в индуктивную плазму с помощью лазерного испарителя. Такой вариант анализа (ЛА ИСП МС) позволяет избежать связанных с переводом исследуемых образцов в раствор проблем — минимизировать загрязнения, устранить или снизить (по сравнению с растворами) полиатомные наложения, существующие в ИСП МС. Метод ЛА ИСП МС более широко распространен в зарубежной практике и крайне мало используется в российских лабораториях, поэтому актуальным является развитие и более широкое внедрение этого метода в практику наших лабораторий.
Цель настоящей работы состояла в разработке методик определения редких и редкоземельных элементов в бадделеитовом концентрате методом ИСП МС с использованием разных способов ввода образца в масс-анализатор. В ходе работы решались следующие задачи: разработка методики анализа редких и редкоземельных элементов в бадделеитовом концентрате методом ИСП МС после кислотного разложения или разложения сплавлением; выбор оптимальных параметров лазерного излучения для испарения таблетированного образца концентрата; отработка условий и подходов для анализа бадделеитового концентрата методом ИСП МС в сочетании с лазерным пробоотбором; сравнение результатов, полученных при разных способах пробоподготовки.
Материалы и методика исследований
Для исследований использовали бадделеитовый концентрат, который выпускается Ковдорским горно-обогатительным комбинатом. АО «Ковдорский ГОК» производит концентрат с массовой долей ZrO2 от 98,1 до 98,3 %. Предприятием выпускаются следующие марки: порошок бадделеитовый, химически очищенный, микронизированный («ПБ-ХОМ»); химически очищенный («ПБ-ХО»); «ПБ-0» и «ПБ-1» [4]. Исследования проводили с образцами всех марок — тонкоизмельченными, с размером зерен -40 и -2 мкм (до 50 % от общего числа частиц) ПБ-0, ПБ-1 и образцами с размером частиц -74 мкм с маркировкой 7 и 12.
Для работы использовали очищенные концентрированные кислоты HF, HCl и HNO3, метаборат лития, синтезированный из Li2CO3 и H3BO3 квалификации ос.ч., 2 %-й раствор пластификатора. Кислотное разложение проводили в стеклоуглеродных тиглях при нагревании, сплавление с метаборатом лития в платиновых тиглях при 860 °С с последующим выщелачиванием раствором HCl (1:3). Растворы переводили в полипропиленовые пробирки вместимостью 50 мл, до метки доводили 2 %-м раствором HNO3. В качестве вспомогательного оборудования использовали нагревательную плиту LOIP LH-302,
муфельную печь МП-2у, систему изотермической перегонки кислот (BERGHOF, Германия) и систему очисти воды Millipore (Millipore Element, США). Прямой ввод образцов осуществляли с помощью установки UP-266 MACRO (New Wave Research, Великобритания) с лазером на основе алюмо-иттриевого граната YAG:Nd (длина волны излучения 266 нм, энергия в импульсе до 20 Дж/см2, частота повторения импульсов 1-10 Гц, диаметр пятна абляции 20-780 мкм, длительность импульса 4 нс). При использовании лазерного испарителя образцы смешивали с раствором пластификатора, готовые таблетированные формы высушивали в сушильном шкафу. Параметры полученных линий прожигов исследовали c применением микроскопа LEICA OM 2500 P с камерой LEICA DFC 290. Элементный анализ проводили на масс-спектрометре ELAN 9000 DRC-e (Perkin Elmer, США), ввод образца в масс-анализатор осуществляли в двух режимах: путем распыления раствора в индуктивную плазму с помощью перистальтического насоса и после испарения твердого образца с помощью лазера. Для проверки правильности методики, а также в качестве объектов исследования использовали государственные стандартные образцы (ГСО) ГСО 4318-88 (ДВБ-магматической породы — андезибазальта двупироксенового), ГСО 104-71 (СВТ-6-концентрата тантало-ниобиевого), ГСО 8670-2005 (СГД-2А — горной породы «габбро эссекситовое»), ГСО 8671-2005 (СТ-2А — горной породы «трапп»), ГСО 2463-82 (АР — состава апатита), ГСО 10135-2012 (СГ-4 — горной породы субщелочной гранит.
Результаты и их обсуждение
Масс-спектрометрические измерения редких и редкоземельных элементов проводили после опробования двух способов разложения — кислотного и сплавления. При проведении измерений после кислотного разложения холостые пробы анализировались отдельно, учитывалось матричное влияние и наложения оксидов легких РЗЭ на тяжелые. После разложения сплавлением получаются достаточно высокоминерализованные образцы из-за введения большого избытка плавня, поэтому при измерениях учитывалось матричное влияние метабората лития. Учет всех интерференций осуществлялся по принципу математической коррекции и потребовал дополнительного времени для проведения расчетов, которые не могли быть выполнены в автоматическом режиме за счет программного обеспечения масс-спектрометра. Результаты масс-спектрометрического определения примесных элементов в пяти образцах при разных способах разложения приведены в таблице 1. Анализ данных показывает, что лучшая воспроизводимость и сходимость результатов между параллельными измерениями обеспечивается после разложения методом сплавления. Таким образом, сплавление является более приемлемым вариантом, так как при нем достигается полное вскрытие образца. Несмотря на это оба метода достаточно длительны и трудоемки для данного объекта, так как требуется достаточно много времени для сплавления, и длителен процесс выщелачивания. Ввиду отсутствия государственных стандартных образцов бадделеитового концентрата, для оценки правильности разработанных методик использовали вышеуказанные ГСО руд и горных пород.
Таблица 1
Сравнение результатов анализа микропримесей при использовании двух способов разложения
Элемент Способ разложения
кислотное сплавление
образец
ПБ ХО ПБ О ПБ 1 7 12 ПБ ХО ПБ О ПБ 1 7 12
концентрация элемента, ррш
У 235,5 286,3 274,0 30,1 20,8 227,8 304,6 301,7 29,6 22,4
Мо 33,1 34,6 32,3 29,2 31,6 36,6 28,5 31,3 27,6 37,7
№> 2229 2106 1890 1710 1323 3298 2660 2544 2534 2534
Ьа 4,48 16,8 21,5 11,1 13,8 12,2 24,2 33,3 14,7 13,3
Се 16,1 54,1 67,2 36,1 35,6 35,8 51,8 76,3 37,5 34,4
Рг 1,55 5,62 6,43 3,75 4,40 3,72 5,75 7,98 4,17 3,98
№ 5,70 20,2 23,0 13,3 15,6 8,53 20,7 28,4 15,3 14,3
8ш 1,67 3,66 4,41 2,39 2,77 2,74 3,77 5,54 2,84 2,49
Ей 1,09 1,24 1,72 1,06 0,90 1,24 1,31 1,89 1,11 0,93
2,90 2,94 4,68 2,77 1,88 2,51 3,85 5,35 3,07 2,41
ть 0,83 0,86 0,90 0,58 0,64 1,12 0,90 1,17 0,77 0,60
Оу 8,08 5,15 6,74 5,12 3,17 7,93 5,26 6,96 4,27 2,96
Но 2,31 1,36 1,79 1,40 0,84 2,46 1,74 1,98 1,46 1,12
Ег 7,05 5,58 7,15 5,77 3,67 8,98 6,65 6,98 5,66 4,29
Тш 1,94 1,62 1,41 1,16 0,71 1,97 1,49 1,49 1,29 1,01
УЬ 12,2 9,65 12,1 10,1 6,45 15,9 12,3 11,5 10,6 8,74
Ьи 2,15 2,44 2,15 1,80 1,14 2,80 2,21 2,05 1,91 1,63
Та 642 561 493 441 361 879 616 587 590 496
ТЪ 62,5 95,6 97,1 62,0 50,9 62,9 101,2 98,8 79,5 54,1
и 311,2 470,8 462,8 406,8 216,6 322,5 481,0 440,8 411,2 218,4
Использование лазерной абляции для пробоотбора позволяет избежать проблем, связанных с переводом исследуемых образцов в раствор и минимизировать загрязнения, устранить или снизить, по сравнению с растворами, полиатомные наложения, возникающие при анализе методом ИСП МС. При воздействии лазерного излучения протекают следующие процессы: нагревание, плавление и испарение пробы, частичная или полная атомизация и ионизация вещества. Все перечисленные процессы оказывают влияние на формирование сухого аэрозоля и, как следствие, аналитического сигнала. В данном случае речь идет о взаимодействии с частицами вещества, соразмерными с диаметром фокусирующего пятна. Поэтому добавляются дополнительные проблемы, связанные с размером частиц пробы и ее однородностью. В случае валового анализа задачей аналитика является получение воспроизводимых результатов большой выборки, не прибегая к процессу разложения. Испаряемая и переносимая в плазму часть образца должна соответствовать его составу, поэтому он должен быть однородным или подвергнут гомогенизации. Последнее, как правило, достигается измельчением в тонкодисперсный порошок, а в некоторых случаях путем сплавления с образованием стекла [5]. Влияние размера частиц было оценено на образцах ПБ-1, 12 и СГ-4, подвергшихся гомогенизации после дополнительного измельчения. Внешний вид образцов показан на рисунке 1. Дополнительное измельчение является необходимым для достижения равномерности распределения элементов. При получении аналитического сигнала следует сканировать в растр, что позволит получать более воспроизводимые результаты и снизить влияние каких-либо
дефектов поверхности или нестабильность работы лазерной установки при генерации лазерного импульса [6]. Приготовление таблетированных форм путем смешивания навески образца и 2 %-го раствора пластификатора с последующим формованием в виде таблетки и высушиванием при температуре 100 °С в течение 1 ч позволяет получить достаточно однородный образец [7].
1 2
Рис. 1. Внешний вид образцов: 1 — без измельчения (а, в) и после ручного измельчения в течение 40 мин (б, г) (для образца 12 — а, б; для СГ-4 — в, г; внешний вид образца ПБ-1 после механического измельчения — д); 2 — сканирование по поверхности в растр
Условия работы лазерной установки соответствовали полученным ранее: мощность 75 % от максимальной, частота импульсов 9 Гц и скорость сканирования 5 мкм/с [8]. При этих условиях обеспечиваются достаточный аналитический сигнал, представленный на рисунке 2 на примере изотопа тантала. Анализ зависимостей позволяет выбрать значения мощности и частоты, которым соответствует максимальное значение интенсивности при минимальном значении СКО, другими словами — отношение значения интенсивности к значению СКО должно быть максимальным (рис. 3).
Рис. 2. Зависимость интенсивности (а) и среднекрадратичных отклонений (СКО) (б) от частоты и мощности лазерного излучения на примере 181Та
С учетом всех указанных параметров и приемов подготовленные образцы были проанализированы методом ЛА ИСП МС, результаты приведены в таблице 2. Для градуировки прибора были использованы разные способы — градуировка по растворам и по геологическим стандартным образцам. Для расчета
концентраций предварительно были оценены коэффициенты относительной чувствительности каждого изотопа (КОЧ), затем были пересчитаны концентрации. Выбор разных подходов для расчета концентраций объясняется отсутствием стандартного образца бадделеитового концентрата, который можно было бы использовать для построения градуировки.
Рис. 3. Зависимость отношения интенсивности к СКО от частоты и мощности лазерного излучения на примере ^^ для образцов ПБ-1 (а) и 12 (б)
Таблица 2
Результаты определения элементов в бадделеитовом концентрате методом ЛА ИСП МС
Концентрация элемента, ppm Образец
12 ПБ-1
градуировка
по раствору СТ-2А СГД-2А СГ-4 по раствору СТ-2А СГД-2А СГ-4
Y 20,1 27,0 30,0 36,2 136,8 189,8 210,7 255,0
Nb 2149 2148 2436 2321 3230 3332 3783 3609
La 6,49 3,41 8,96 12,8 15,3 8,3 21,8 31,2
Ce 25,1 15,1 21,1 29,6 58,9 36,6 51,2 72,1
Pr 2,3 1,4 2,3 3,5 5,8 3,69 5,84 8,99
Nd 9,9 6,9 9,6 13,2 23,8 17,2 23,8 32,7
Sm 2,27 1,93 2,12 2,75 4,55 3,98 4,57 5,74
Eu 0,88 0,81 0,78 1,13 1,57 1,50 1,45 2,10
Gd 2,29 2,22 2,66 3,04 3,81 3,80 4,57 5,23
Tb 0,53 0,53 0,64 0,67 0,79 0,82 1,00 1,03
Dy 4,77 4,11 4,31 5,43 6,38 5,61 5,89 7,44
Ho 1,13 1,16 1,37 1,20 1,40 1,49 1,76 1,54
Er 4,79 3,95 4,81 5,08 6,23 5,30 6,47 7,11
Tm 0,89 0,91 1,06 1,05 1,11 1,17 1,37 1,36
Yb 8,36 7,96 9,70 7,37 10,5 10,4 12,6 9,6
Lu 1,33 1,27 1,311 1,55 1,56 1,54 1,59 1,89
Ta 1039 726 733 726 1518 1095 1107 1097
Th 31,2 29,0 30,4 39,4 89,2 85,5 90,0 116,6
U 129,6 118,3 112,0 146,9 361,0 339,7 322,2 423,1
* Для градуировки спектрометра использованы мультиэлементные растворы: ICP-MS Calibration Standard 26-IV-STOCK-26-125ML, ICP-MS Calibration Standard 21-IV-STOCK-21-125ML, ICP-MS Calibration Standard 29-IV-STOCK-29-125ML.
Анализ данных таблиц 1 и 2 и их сравнение показало, что для градуировки прибора более приемлема градуировка по растворам и по стандартному образцу СГ-4, при этом последний обеспечивает лучшую сходимость с результатами анализа после разложения сплавлением (табл. 3). Таким образом, анализ трудновскрываемых образцов можно проводить методом ЛА ИСП МС после приготовления таблетированной формы, при этом требуется значительно меньше времени на пробоподготовку серии образцов, и снижаются масс-спектральные наложения (особенно оксидных ионов), возникающие вследствие введения в плазму растворов азотной и соляной кислоты.
Таблица 3
Сравнение результатов, полученных при разных способах пробоподготовки
Концентрация элемента, ррт Образец
12 | ПБ-1
способ разложения
кислотное сплавление ЛА, градуировка кислотное сплавление ЛА, градуировка
растворы СГ-4 растворы СГ-4
У 20,8 22,4 20,1 36,2 274,0 301,7 136,8 255,0
№> 1323 2534 2149 2321 1890 2544 3230 3609
Ьа 13,8 13,3 6,49 12,8 21,5 33,3 15,3 31,2
Се 35,6 34,4 25,1 29,6 67,2 76,3 58,9 72,1
Рг 4,40 3,98 2,3 3,5 6,43 7,98 5,8 8,99
№ 15,6 14,3 9,9 13,2 23,0 28,4 23,8 32,7
8т 2,77 2,49 2,27 2,75 4,41 5,54 4,55 5,74
Ей 0,90 0,93 0,88 1,13 1,72 1,89 1,57 2,10
аа 1,88 2,41 2,29 3,04 4,68 5,35 3,81 5,23
ТЬ 0,64 0,60 0,53 0,67 0,90 1,17 0,79 1,03
Бу 3,17 2,96 4,77 5,43 6,74 6,96 6,38 7,44
Но 0,84 1,12 1,13 1,20 1,79 1,98 1,40 1,54
Ег 3,67 4,29 4,79 5,08 7,15 6,98 6,23 7,11
Тт 0,71 1,01 0,89 1,05 1,41 1,49 1,11 1,36
УЬ 6,45 8,74 8,36 7,37 12,1 11,5 10,5 9,6
Ьи 1,14 1,63 1,33 1,55 2,15 2,05 1,56 1,89
Та 361 496 1039 726 493 587 1518 1097
ТЬ 50,9 54,1 31,2 39,4 97,1 98,8 89,2 116,6
и 216,6 218,4 129,6 146,9 462,8 440,8 361,0 423,1
Выводы
В результате проведенных исследований разработана методика ИСП МС определения редких и редкоземельных элементов в бадделеитовом концентрате после кислотного разложения и разложения сплавлением, оценена правильность методик посредством анализа ГСО состава пород и руд. Разработан способ приготовления пробы для прямого определения микропримесей в бадделеитовом концентрате методом ЛА ИСП МС, показана равномерность распределения элементов в приготовленных образцах. Исследовано влияние параметров лазерного излучения на процесс испарения таблетированного образца бадделеитового концентрата, выбраны оптимальные условия и разработан способ приготовления пробы. Проведен анализ бадделеитового концентрата методом ЛА ИСП МС. При использовании градуировки прибора по растворам или стандарту СГ-4 получены результаты, которые согласуются с данными после разложения сплавлением.
Благодарности
Авторы выражают благодарность ведущему инженеру лаборатории
физико-химических методов анализа ИХТРЭМС ФИЦ КНЦ РАН Рыськиной
Марии Павловне за фотосъемку полученных образцов.
Литература
1. Пупышев А. А., Суриков В. Т. Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. Образование ионов. Екатеринбург: УрО РАН, 2006.
2. Скворцова Л. Н., Подпругин А. С. Отделение железа (III) и алюминия (III) при анализе геохимических объектов на содержание редкоземельных элементов методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Вестник Томского государственного университета. 2014. № 382. С. 234-240.
3. F. Pinto et al. Sample Preparation for Determination of Rare Earth Elements in Geological Samples by ISP-MS: a Critical Review // Analytical Letters. 2012. 45:12. P. 1537-1556.
4. Бадделеитовый концентрат (порошок) // Eurochem. URL: http://www.eurochemgroup.com. (дата обращения: 22.05.2017).
5. Laser Ablation and Arc/Spark Solid Sample Introduction into Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometers / D. Günther et al. // Spectrochimica Acta. Part B. 1999. Vol. 54. P. 381-409.
6. Вотяков С. Л., Адамович Н. Н., Киселева Д. В., Главатских С. П. Лазерная абляция как метод прямого микроэлементного анализа зерен минералов в масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Минералы: строение, свойства, методы исследования. Миасс: УрО РАН. 2009. С. 105-107.
7. Новиков А. И., Очкина А. К., Дрогобужская С. В. Выбор условий приготовления таблетированных форм для ЛА ИСП МС // Мат-лы Межрегион. науч.-техн. конф. молодых ученых, специалистов и студентов вузов «Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий» (Апатиты, 15-17 апр. 2015 г.). Апатиты: КНЦ РАН, 2015. С. 91-95.
8. Базарова Е. А., Новиков А. И., Дрогобужская С. В. Исследование влияния параметров лазерного излучения на процесс испарения таблетированного образца бадделеитового концентрата // Мат-лы X Межрегион. науч.-техн. конф. молодых ученых, специалистов и студентов вузов «Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий» (Апатиты, 20-22 апр. 2016 г.). Апатиты: КНЦ РАН, 2016. C. 20-25.
Сведения об авторах
Базарова Екатерина Александровна,
магистр, I курс
Мурманский государственный технический университет, e-mail: [email protected]
Новиков Андрей Игоревич,
аспирант, младший научный сотрудник
ИХРЭМС ФИЦ «КНЦ РАН», Апатиты, Россия, e-mail: [email protected]
Дрогобужская Светлана Витальевна,
кандидат химических наук, доцент, старший научный сотрудник
ИХРЭМС ФИЦ «КНЦ РАН», Апатиты, Россия, e-mail: [email protected]
Basarova Ekaterina Aleksandrovna,
Master, 1st Year
Murmansk State Technical University, e-mail: [email protected]
Novikov Andrey Igor'evich,
Postgraduate, Junior Researcher
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia, e-mail: [email protected]
Drogobuzhskaya Svetlana Vital'evna,
PhD (Chemistry), Associate Professor, Senior Researcher
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia, e-mail: [email protected]
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1 .PRIL.20-24 УДК 535:361:456.34:882
Л. А. Бобрева
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. В. И. Тананаева ФИЦ «КНЦ РАН», Апатиты, Россия
КОМПЛЕКСНЫЕ ДЕФЕКТЫ В СТРУКТУРЕ КРИСТАЛЛОВ LiNbO3:Gd(0,25):Mg(0,75 вес.%) И LiNbO3:Y(0,24):Mg:(0,63 вес.%) И ИХ ПРОЯВЛЕНИЕ В ИНФРАКРАСНЫХ СПЕКТРАХ ПОГЛОЩЕНИЯ В ОБЛАСТИ ВАЛЕНТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ
Аннотация
Методом ИК-спектроскопии поглощения в области валентных колебаний ОН--групп исследованы монокристаллы Ы^Оэконг, LiNbO3:Y(0,24):Mg:(0,63 вес.%), LiNbÛ3:Gd(0,25):Mg(0,75 вес.%). Установлено, что полосы поглощения с частотами 3483 и 3486 см-1 соответствуют колебаниям комплексного дефекта ((Vu)--OH-). Дефектный комплекс MgL+-MgNb3"OH появляется в кристалле LiNbO3:Gd(0.25):Mg(0,75 вес.%), ему соответствуют полосы поглощения с частотами 3526 и 3535 см-1.
Ключевые слова:
ниобат лития, легирование, ИК-спектроскопия, ОН--группы, валентные колебания. L. A. Bobreva
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia
COMPLEX DEFECTS IN THE STRUCTURE OF LiNbO3:Gd(0,25):Mg(0,75 wt.%) AND LiNbO3:Y(0,24):Mg:(0,63 wt.%) CRYSTALS AND THEIR MANIFESTATION IN INFRARED ABSORPTION SPECTRA WITHIN THE AREA OF VALENCE VIBRATIONS OF HYDROGEN BONDS
Abstract
The LiNbO3kong, LiNbO3:Y(0,24):Mg:(0,63 wet.%), LiNbO3:Gd(0,25):Mg(0,75 wet.%). crystals were researched by IR spectroscopy in the area of stretching vibrations of OH--groups. Absorption bands with frequencies 3483 and 3486 cm-1 were detected to correspond to vibrations of ((Vu)--OH-) complex. Absorption bands with frequencies 3526 and 3535 cm-1 correspond to a defect complex Mgu+-MgNb3-OH, characteristic of the crystal LiNbOa:Gd(0,25):Mg(0,75 wet.%).
Keywords:
lithium niobate, doping, concentration threshold, IR spectroscopy, OH--groups, stretching vibrations.
