GYdas Vei 8. PO:'~.)cks 8149 Osl o Dep, Oslo 1. a-kvarts pa NUCLEPORE FILTERE MED R0NTGEN-

Transkript

1 . KVANTTATV MKROANALYSE AV a-kvarts pa NUCLEPORE FLTERE MED R0NTGEN- :\~ D FFRAKTOMETR. Grete Edholm og Davd G. Ncholson Yrkeshygensk nsttutt, Gydas ve 8, Oslo 3.HD o. november 1978 /" ARBEJOSFORSKN BBLOTEKET NGSNSTTUTTENE. GYdas Ve 8. PO:'~.)cks 8149 Osl o Dep, Oslo 1

2 , NØyaktEheten av kvanttatv røntgendffraktometr avhenger vesentlg av prøvens m~sseabsorpsj onskoeffsent, partkkelst~relsesfordeng og orenterng av krystallene prøven. yrkeshygensk sammenheng elm~ eres eller mnskes problemet med partkkelstørrese, ved at man prmært er nteressert - og derfor bare analyserer - partkler ~ 5~m. Masseabsorpsj onsproblemet er derfor det vktgste, hvs man kke vl unngå eller redusere problemet ved å bruke små prøvemengder e vårt tlfelle ~ ca. 500~g, se fg. l). mdlertd Økes følsomheten analysen ved å bruke større prøvemengder hvs man er stand tl å korrgere for absorpsj onseffekter. En måte.å korrgere for abs~rp.sjonseffekter er å legge pr~ven på et sølvfl ter og bruke d~h regstrerte reduksjon sølvets refleksntens teter en t~oretsk lgnng. Men dette har ulemper. Flteret må håndteres flere ganger det Ag e 111) - eller Age 2 o O) - reflekstopper må bl regstrert før og etter at prøven er bltt lagt 'på.. Dette medfører stor rsko for. skade. SØlvfltere er særlg utsatt for slke skader sden de er uelastske. Målngensreduksj on blr da betraktelg redusert, ford det er vktg. at prøven dffraktometeret er plan og plasseres apparatet på en konsstent måte.. For å Øse problem~t med sølvfl trene, har man ved YH prøvd flere fltertyper kvarsanalysen. Dsse er bltt brukt kombnasj on med en sølvfl ter-standard for å kunne benytte reduksjonen sølvets refleksntensteter masseabsorpsjonskorreksjon. Av de forskj~ge fltertyper vste Nucleporefltrene seg å være best egnet for denne analysemetoden. Prosedyren man har tatt bruk ved YH er å sedmentere støv tl ~ 5~m, suspendere vann og så ppettere ut og fltrere kj ente mengder, vanlgvs 0,4 - l, O mg, på Nuclepore-fl ter eø 25mm, porestørrelse O,8~m). Etter tørkng legges flteret på et 2 5mm sølvflter eller en sølvbelagt prøveholder, og prøven kj Øres røntgendffraktometer med roterng av prøveholderen. Det er vktg at standardavvket forbundet med

3 2 plasserng av prøven dffraktometeret er lavt, slk at man oppnår konsstente målnger. Pressjon vår prosedyre er bltt vesentlg forbedret (fra a= 1,2 tl 0,3 %) ved å ta bruk en prøveholder utvklet ved YH. Ved å sølvbel~gge en slk prøveholder kan man helt unngå å benytte et sølvfl ter som standard. Apparat: Phlps røntgendffraktometer med vertkalg~mometer, roterende prøveholder, proporsj onal teller og graf ttkrystall monokromator. Et broad focus copper anode røntgenrør (PW 2253/20) ble anvendt ford det bestråler et område på.'.. ~ '24mm2 contra 10mm2 for et normal rør. En annen fordel er at slke rør kan kjøres med mye høyere effekt (maks 2700 W). : Ved 1500 W (50kV, 30mA), store prøvemengder og masseabsorpsj onskorreksjon kan man detektere 0,5 (l, O mg prøver) - 0,3 % (2, Omg prøver) kvarts ((101) topp) blandnger, avhengg av de forskj ellge komponenter som er tlstede. Det blr brukt (20-40j 28) og 20 ( ) dvergensblender samen med L o mottakngsblender. RØntgen-analysen: Det korrgeres for nstrumentdrft ved å telle over en Ag-topp uten Nuclepore-fl ter eller støv på. ntensteterte av kvarts (OO), (101), (112) og Ag-refleks~ ene blr bestemt ved å svepe og telle over toppene ved vnkelhastghet l028. Bakgrunnen telles før og etter./ toppene. De korrgerte kvarts- og Ag-ntens teter leses nn et computerprogram som korrgerer for masseabsorpsjon ved hj elp av Al tree-wllams V teoretske lgnng: J = 2kJ ALsneAg der J = îlj = KJ = (1-exp(-Lsn8Ag cosecej~ MJ ntenstet av dffraksjonslnje av fase J vekt av fase J på flteret konstant, avhengg av analysebetngelser og dffraksjonslnje J) Altree-Wllams, S. (1977) Analyt. Chem. ~.,

4 3 A = bestrålt prøveareal 8Ag nnfallsvnkel av røntgenstrålng ved Ag dffraks j onsnj e e J = nnfallsvnkel av røntgenstrå ng ved fase J T dffraksj onslnj e L = ln 10 Ag lag der Ag og lag = dffraksjonntensteter av Ag lnjen, henholdsvs før og etter Nuclepore er lagt på Fordelene ved denne ~rosedyrener:,'j,,., ( ~) Tdsbesparelser, - bare en målng på sølvrefleks er nødvendg for hver prøve sden samme sølvflter benyttes alle analysene. Cb) Nuclepore-fltere er både elastske og mekansk sterke med lten rsko for skade. Dette bekreftes ved konsstente målnge~ selv om flteret er bltt håndtert mange ganger. c c) Dffraksj onsbakgrunn og absorpsjon er lave sden Nucleporefltere bare er 10~mtykke.. Cd) Bruk av Nuclepore framfor sølvflter er mer Økonomsk. Besparelsen er N.kr. 4-5,00 pr. analyse. C e) Fl trer ng drekte på sølvflter, som har en åpen struktur, betyr at de mndre partklene kan bl skyzget for rønt~enstrålng med følgende 'ntenstetsreduksjon. Denne effekt er kke t lstede med Nuclepore hvor overflaten er jevn. Som det framgar av tabell L og' 2 er orenterngseffekter kke observert med de mengder støv som brukes.

5 4 Tabell L Analyse av store. prøvemengder (l, O - 2, O mg). Kontroll av absorpsj onskorrgerngsprogr ~m: Noen av røntgenprøvene ble laget ved å Øse opp R- KBr-tablettene vann, og støvet ble flt.rert gj ennom Nuclepore-fl tere o Derved kan man sammenlkne R contra røntgen drekte. Som det fram&år av tabellen, fungerer absorpsj onsprogrammet tlfredsstllende.,'j,, \ /'

6 TABELL %a: :"S02 SOz/ AlZ03 blandnger (nomele) %a:soz bestemt ved R (KBr-. metoden) %a:soz (a)ved røntgen (101) -refleks, uten ~s. korrgerng %a:soz (a) ved røntge:- korrgert for absorp. (101) (1oe) 5 9,3 4,1(1) 4,98(1) (l,omg) ,4 12,36(6) 15,15(7) (l,om)! " 30 29,8 25,8(6) 31,7(7) ;\~. í Cl,Omg) ,0 41,03(2).1 49,65(2) (1, Omg)!!,! 75 70,3 60,67(4) 74,17(5), (1, Dro),, 100 Cl, Om) 77,08(3) 92,70(5) 92 (2) 100 Cl,Oro) 78,7l(5) 98,80(5) 99(2 ). l ,8(5) 102,8(6) 108 (2) (2,Oro) 100 (2,Om) 76,9(4) 101,8(6) 107 (5) Den øverste mengde er begrenset pug.a. Nuclepores reduserte fltrer.ïgss'.-:.e o. + l o ved store prøvemengder. NØyakgheten anslas tl -.JO'ó.

7 TAB2LL 2 Tabell 2 vser en sammensetnng av R og røntgen-metodene for bestemmelse av kvarts sedmenterte, ndustrelle prøver... PrØve nr. (l,omg forasket) a:so 2 bestemt ved R %a:-so 2 (a) -røntgen etter abs. korrgerng l 21,9 18,2(6) 4 16,8 18,9(2) 5 5,6 5,8 (2) + NØyaktgheten anslås tl lq% /"/

8 . lj Fgur L vser kalbrasj onskurven for små støvmengder som ble brukt for å beregne faktoren K.. for (101) lnj"en. For slke støvmengder (~500~g) hvor masseabsorpsjonen kan neglsjeres, er K... = lj... A e. " lj sm lj 2 M.. lj "J t

9 (101) - refleeton,. X1o~counts 75 '~J t 50,/ 25 /J9 Q-S02 l