ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, СТРОНЦИЯ И ЦИРКОНИЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ ДЛЯ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Quantitative X-ray fluorescence determination of major rock-forming oxides (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO and Fe2O3) and some microelements (Sr and Zr) was performed in the samples of 143 cm-long sediment core of Lake Baunt (Buryat Republic) by the wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis on the S8 Tiger spectrometer. Calibration curves were obtained by measuring the certified reference materials of the sedimentary rocks. Both analyzed and reference samples were prepared as glass beads by fusion of 110 mg of sample with1.1 g of lithium metaborate. We have used 110 mg mass to ensure the formation of beads with appropriate 10 to 12 mm size across to be measured by the spectrometer with8 mm mask. Rh Kα Compton line was used as a background standard for Sr and Zr determination. The repeatability did not exceed the allowable standard deviation for a wide range of concentrations. Results of major rock-forming oxides determination were compared with the data of spectrophotometry and flame photometry techniques, results of Sr and Zr determination were compared with the data of synchrotron radiation excited X-ray fluorescence technique. All results of the X-ray fluorescence analysis were accepted as satisfactory. Quantitative analysis of each centimeter of Lake Baunt sediment core allowed building first reconstructions of the local environment during the last 7000 years with unique resolution of about 100 years.Keywords: wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis, synchrotron radiation induced X-ray fluorescence analysis, sediments, paleoclimate (Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.003A.A. Amosova, V.M. Chubarov,E.V. Kaneva, Iu.N. MarkovaVinogradov Institute of Geochemistry, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, ul. Favorsky, 1A, Irkutsk, 664033, Russian FederationМетодика, разработанная для количественного рентгенофлуоресцентного анализа малых навесок изверженных горных пород, применена для осадочных горных пород, которые существенно отличаются по химическому и минеральному составу, в частности, могут содержать более 15 % органической составляющей. Градуировочные уравнения были построены с использованием стандартных образцов континентальных рыхлых отложений, речных и морских илов и глин. Были прокалены и сплавлены в форме стеклянных дисков с метаборатом лития 143 образца керна донных отложений континентального озера Баунт (республика Бурятия). Правильность определения основных породообразующих компонентов (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3) и некоторых микроэлементов (Sr, Zr) рентгенофлуоресцентным методом оценена сопоставлением полученных результатов с данными анализа методами спектрофотометрии, пламенной фотометрии и рентгенофлуоресцентного анализа с возбуждением синхротронным излучением. Полученные результаты соответствуют требованиям количественного химического анализа. Рентгенофлуоресцентный анализ каждого сантиметра керна донных отложений озера Баунт позволил выявить за последние 7000 лет значительные вариации содержаний элементов, их соотношений и геохимических индексов, важных при палеоклиматических реконструкциях изменений региональных условий окружающей среды.Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ с волновой дисперсией, рентгенофлуоресцентный анализ с возбуждением синхротронным излучением, донные отложения, палеоклиматDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.00

CENTRE OF ISOTOPIC AND GEOCHEMICAL RESEARCH (IGC SB RAS): CURRENT STATE OF MICRO- AND MACROANALYSIS

Centre of Isotopic and Geochemical Research based on the Analytical Department of Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS (Irkutsk) performs a wide range of analytical studies to solve mineralogical and petrological, geochemical, prospecting, ecological, paleoclimatic and applied problems. The studies are supported by the modern equipment for electron microprobe, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, atomic emission and mass spectrometric (including isotope) analyses, as well as the necessary international certified reference materials (SRM) and a collection of SRM of the natural and technogenic composition of our production

Determination of main rock-forming elements, strontium and zirconium by X-ray fl uorescence analysis for the geochemical characterization of bottom sediments

Quantitative X-ray fluorescence determination of major rock-forming oxides (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO and Fe2O3) and some microelements (Sr and Zr) was performed in the samples of 143 cm-long sediment core of Lake Baunt (Buryat Republic) by the wavelength-dispersive X-ray fluorescence analysis on the S8 Tiger spectrometer. Calibration curves were obtained by measuring the certified reference materials of the sedimentary rocks. Both analyzed and reference samples were prepared as glass beads by fusion of 110 mg of sample with 1.1 g of lithium metaborate. We have used 110 mg mass to ensure the formation of beads with appropriate 10 to 12 mm size across to be measured by the spectrometer with 8 mm mask. Rh Kα Compton line was used as a background standard for Sr and Zr determination. The repeatability did not exceed the allowable standard deviation for a wide range of concentrations. Results of maj photometry techniques, results of Sr and Zr determination were compared with the data of synchrotron radiation excited X-ray fluorescence technique. All results of the X-ray fluorescence analysis were accepted as satisfactory. Quantitative analysis of each centimeter of Lake Baunt sediment core allowed building first reconstructions of the local environment during the last 7000 years with unique resolution of about 100 years.Методика, разработанная для количественного рентгенофлуоресцентного анализа малых навесок изверженных горных пород, применена для осадочных горных пород, которые существенно отличаются по химическому и минеральному составу, в частности, могут содержать более 15 % органической составляющей. Градуировочные уравнения были построены с использованием стандартных образцов континентальных рыхлых отложений, речных и морских илов и глин. Были прокалены и сплавлены в форме стеклянных дисков с метаборатом лития 143 образца керна донных отложений континентального озера Баунт (республика Бурятия). Правильность определения основных породообразующих компонентов (Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, K2O, CaO, TiO2, MnO, Fe2O3) и некоторых микроэлементов (Sr, Zr) рентгенофлуоресцентным методом оценена сопоставлением полученных результатов с данными анализа методами спектрофотометрии, пламенной фотометрии и рентгенофлуоресцентного анализа с возбуждением синхротронным излучением. Полученные результаты соответствуют требованиям количественного химического анализа. Рентгенофлуоресцентный анализ каждого сантиметра керна донных отложений озера Баунт позволил выявить за последние 7000 лет значительные вариации содержаний элементов, их соотношений и геохимических индексов, важных при палеоклиматических реконструкциях изменений региональных условий окружающей среды

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРИТА МАРКИ 2000НМ ПО КОРОТКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЕ

The possibility of obtaining Mn—Zn-ferrite 2000 NM on the short process flow, which differs from the usual lack of diffusion operations roasting and grinding. It is shown that the use of the basic composition in sintering processes develop secondary recrystallization and zonal isolation, leading to the formation of highly inhomogeneous microstructure obtained with low values of the magnetic permeability. A homogeneous microstructure characteristic recrystallization, managed by doping copper oxide and zinc. By doping CuO permeability far from the desired value, but its temperature coefficient is small. By doping ZnO reached the desired value of magnetic permeability, but dramatically increases its temperature coefficient.The optimum combination of the magnetic parameters obtained in complex copper oxides doped ferrite and zinc.Рассмотрена возможность получения Mn—Zn-феррита марки 2000 НМ по короткой технологической схеме, отличающейся от традиционной отсутствием операций диффузионного обжига и измельчения. Показано, что при использовании базового состава при спекании развиваются процессы вторичной рекристаллизации и зонального обособления, приводящие к формированию резко неоднородной микроструктуры. При этом получены низкие значения магнитной проницаемости. Однородную микроструктуру, характерную для собирательной рекристаллизации, наблюдали при легировании оксидами меди и цинка. Оптимальное сочетание магнитных параметров достигнуто при комплексном легировании феррита оксидами меди и цинка

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ВИСМУТА НА СВОЙСТВА Mn—Zn−ФЕРРИТОВ

Ferrite−ceramic materials are widely used in electronics. The most widely used is Mn—Zn−ferrite due to its high permeability. However, Mn—Zn−ferrites obtained by the standard process flow (ITS) have the texture along the pressing axis which significantly reduces their permeability and causes anisotropic properties. The difference in the magnetic permeability along and perpendicular to the pressing axis reaches 10—20 % due to the texture. The texture of the raw blanks is caused by lamellar ferrite particles [1] and the orientation of the [111] crystallographic axes along the compression axis. During sintering the degree of texture increases due to the preferential growth of pressing−oriented particles at the expense of non−oriented ones. As a result, an easy magnetization axis formed in the sintered ferrite which coincides with the compression axis. Most sizes of ferrite products are manufactured in such a way that the magnetic field lines in their operation do not coincide with the compression axis (ring, P−and R−core), which significantly reduces their operating parameters. To reduce the texture in this study we used a short process flow diagram including only one heat treatment i.e. sintering of the blanks pressed directly from the mixture of the raw ferrite oxide particles that are oriented but slightly when pressed. We show that isotropic Mn—Zn−ferrite with the desired magnetic properties at CCC can be obtained using bismuth oxide additives and a complex composition of binder during compaction instead conventionally used polyvinyl alcohol. Mn—Zn−ферриты широко применяют в радиоэлектронике. Однако при получении по стандартной технологической схеме в ферритах формируется текстура вдоль оси прессования, значительно снижающая их магнитную проницаемость и вызывающая анизотропию свойств. Различие магнитной проницаемости вдоль и поперек оси прессования из−за текстуры достигает 10—20 %. Текстура в сырых заготовках, полученных прессованием, обусловлена пластинчатой формой ферритовых частиц и ориентацией кристаллографических осей [111] вдоль оси прессования. В процессе спекания степень текстуры увеличивается из−за преимущественного роста ориентированных при прессовании частиц за счет неориентированных. В результате в спеченном феррите формируется ось легкого намагничивания, совпадающая с осью прессования. Ферритовые изделия большинства типоразмеров изготавливают так, чтобы магнитные силовые линии при их эксплуатации не совпадали с осью прессования, что значительно снижает их эксплуатационные параметры. Для уменьшения текстуры в настоящей работе использована короткая технологическая схема (КТС), включающая только одну термическую обработку — спекание заготовок, спрессованных непосредственно из смеси исходных ферритообразующих оксидов, частицы которых слабо ориентируются при прессовании. Показано, что получение изотропных Mn—Zn−ферритов с требуемыми магнитными свойствами по КТС возможно при использовании добавок оксида висмута и более сложного состава связующего вещества при прессовании взамен обычно употребляемого поливинилового спирта.

ЦЕНТР КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ «ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ» ИГХ СО РАН: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВА НА МИКРО- И МАКРОУРОВНЕ

Centre of Isotopic and Geochemical Research based on the Analytical Department of Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS (Irkutsk) performs a wide range of analytical studies to solve mineralogical and petrological, geochemical, prospecting, ecological, paleoclimatic and applied problems. The studies are supported by the modern equipment for electron microprobe, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, atomic emission and mass spectrometric (including isotope) analyses, as well as the necessary international certified reference materials (SRM) and a collection of SRM of the natural and technogenic composition of our production.Центр коллективного пользования «Изотопно-геохимические исследования», организованный на базе Аналитического отдела Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск), выполняет широкий спектр аналитических исследований для решения минералого-петрологических, геохимических, геолого-поисковых, экологических, палеоклиматических и прикладных задач. Исследования обеспечены современным оборудованием для рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа, рентгеноструктурного и рентгенофлуоресцентного, атомно-эмиссионного и масс-спектрометрического (включая изотопный) анализа, а также необходимыми международными стандартными образцами (СО) и коллекцией СО состава природных и техногенных сред собственного производства

УПРАВЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ФЕРРИТОВ С ПОМОЩЬЮ ДВУХСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА

Two−phase influence on microstructure and property of ferrite of different purpose was investigated. It is shown that fine dispersed component doped at the second step (milling) effectively brakes growth of grains, promoting reception of dense, homogeneous, fine−grained ferrite materials. Thus such properties as initial magnetic permeability, mechanical strength essentially raise and magnetic losses decrease. Change of modes of baking allows to receive coarse−grained homogeneous materials.Influence of two−phase synthesis on a microstructure and property nickel−zinc, manganese−zinc, lithium−titanic ferrite spinels is more below considered discussed.Исследовано влияние двухстадийного синтеза на микроструктуру и свойства ферритов различного назначения. Показано, что мелкодисперсный компонент, вводимый на второй стадии (при измельчении), эффективно тормозит рост зерен, способствуя получению плотных, однородных, мелкозернистых ферритовых материалов. При этом существенно повышаются начальная магнитная проницаемость, механическая прочность и их воспроизводимость, а магнитные потери уменьшаются. Изменение режимов спекания позволяет получать крупнозернистые одно-родные материалы.Ниже рассмотрено влияние двухстадийного синтеза на микроструктуру и свойства никельцинковых и магний−цинковых феррошпинелей

ПОЛУЧЕНИЕ ГЕКСАФЕРРИТА БАРИЯ С ПОВЫШЕННЫМИ ИЗОТРОПНЫМИ СВОЙСТВАМИ 

Currently, the world production of permanent magnets is about 150 tonnes. Year, the share of ceramic magnets of hexagonal barium ferrite represents more than 90 %. Barium hexaferrite have a hexagonal magnetoplumbite type crystal structure with a large crystal magnetic anisotropy constant, which allows fine−grained structure of the material having a high coercive force. The combination of barium and strontium hexaferrites high coercivity with high residual induction produces magnets satisfactory for a large number of applications of specific magnetic energy, and the availability and low cost of raw materials, low cost production of ferrite magnets can produce tens of thousands of tons per year and meet about 75 % of the world market of permanent magnets. Upon receipt of a standard isotropic hexaferrite ceramic technology during pressing because scaly particles hexaferrite presszagotovkah occurs in texture, resulting in poor magnetic properties of the sintered ferrite. In the present work we investigated the possibility of barium hexaferrite brand 7BI215 with isotropic properties by using a short circuit process where compaction is not exposed hexaferrite particles and the particles of the charge, having a shape close to spherical. В настоящее время в мировом производстве постоянных магнитов, составляющем ~150 тыс. т/год, на долю керамических магнитов из гексагональных ферритов бария и стронция приходится более 90 %. Наилучшие магнитные свойства имеют анизотропные гексаферриты, в которых создана текстура прессованием в магнитном поле, т. е. гексагональные оси чешуйчатых частиц порошка ориентированы в направлении магнитного поля, тогда магнитные свойства в этом направлении возрастают, а в других снижаются. Однако для большого числа применений могут успешно использоваться более дешевые изотропные магниты, с меньшими значениями магнитных свойств, в них магнитные оси частиц распределены равномерно по всем направлениям и, следовательно, значения магнитных свойств по всем направлениям одинаковы. Однако, известные технологии получения изотропных магнитов не обеспечивают достаточную изотропность свойств, так как при прессовании образуется текстура вследствие ориентации чешуйчатых частиц гексаферрита, что снижает магнитную энергию кольцевых магнитов в радиальном направлении. Исследована возможность получения гексаферрита бария с изотропными свойствами при использовании короткой технологической схемы, исключающей операции диффузионного обжига и измельчения. Показано, что такая технологическая схема, включающая прессование гранулированной со связкой смеси исходных компонентов с формой частиц, близкой к сферической, позволяет получить повышенную изотропность магнита.