Development of X-ray fluorescence technique for the uranium determination in Mongolian coal, coal ash, and phosphate ore

The results of the determination of uranium in Mongolian brown coal, coal ash, phosphate rock, and technological samples by X-ray fluorescence (XRF) spectrometry are presented. Technological samples were produced from phosphates by chemical treatment. Powder geological samples and Certified Reference Materials (CRMs) were pressed as tablets. For chosen conditions of the sample preparation procedure analytical figures of merit were carefully studied, as exemplified by the rock and uranium ore Reference Materials. The variance of the total uncertainty is 2 % for uranium in the analyzed samples, and one is 7 % in the rock CRMs. The estimated values of the uranium detection limit for the CRMs are within the interval from 1 to 3 ppm. For the correction of the matrix effects the background standard method was used. Values of the uranium contents in the studied samples vary within the interval from 3.0 to 35.0 ppm. The comparison of the wavelength dispersive (WD) XRF results with the energy dispersive (ED) XRF results and the neutron activation analysis (NAA) was performed. It is demonstrated that the WDXRF have satisfactorily agreed with the EDXRF results and the NAA within the limits of the uncertainty. It is shown that the values of the relative discrepancies between the WDXRF and EDXRF results are in the range of 2.0-18.0 %, and between the WDXRF and the NAA results are in the range of 2.0-20.0 %. These values are less than 30 %, yielding the third category of the precision of the mineral raw material analysis

Review of a book by R. Klockenkaemper and A. von Bohlen “Total-reflection x-ray fluorescence analysis and related methods”, Second edition. John Wiley & Sons Inc., New Jersey, 2015, 519 pp. Isbn 978-1-118-46027-6

Рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением (РФА c ПВО) в настоящее время занимает важное место среди таких конкурентоспособных методов элементного спектрального анализа, как пламенная атомно-абсорбционная спектрометрия, электротермическая атомно-абсорбционная спектрометрия, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. В работе представлена информация о монографии R. Klockenkaemper и A. von Bohlen “Total-reflection X-ray fluorescence analysis and related methods”. Это второе издание популярной монографии R. Klockenkaemper (1997). Материал книги обсуждается по главам. По сравнению с первым изданием книга существенно дополнена свежей информацией, опубликованной в работах последних лет, и новым разделом: “Тренды и перспективы развития”. Издание дополнено также информацией о варианте РФА с использованием скользящего падения рентгеновского излучения (GI-XRF). Отмечено, что изложению технологических аспектов выполнения анализа (приготовления образцов к измерениям, регистрации и интерпретации спектров, проведения качественного и количественного анализа) посвящена самая большая глава книги (4 глава, 167 стр.). Представляет интерес обзор современных коммерчески доступных спектрометров РФА c ПВО. Авторы подготовили добротное справочное руководство, полезное как для начинающих, так и для квалифицированных специалистов. Представляется, что книга будет востребована в лабораториях академических и отраслевых институтов, а также в лабораториях промышленных предприятий.The total reflection X-ray fluorescence analysis takes presently an important place among such competitive methods of elemental spectral analysis as flame atomic absorption spectrometry, electrothermal atomic absorption spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry and inductively coupled plasma-optical emission spectrometry. The book gives information about the monograph by R. Klockenkaemper and A. von Bohlen "Total-reflection X-ray fluorescence analysis and related methods". This is the second edition of the popular monograph by R. Klockenkaemper (1997). The materials of the book are discussed chapter by chapter. Compared to the first edition the book is essentially completed by up-to-date information, published in the papers of recent years, and a new section: "Trends and Prospects for Development". The edition is also completed by information on XRF variant using grazing incidence of X-rays (GI-XRF). It is noted that the largest chapter of the book (Chapter 4, 167 p.) is dedicated to the presentation of technological aspects of making analysis (sample preparation for measurement, registrating and interpreting spectra, and carrying out qualitative and quantitative analysis). The review of current commercially available total reflection XRF spectrometers is of interest. The authors have prepared well made reference guide, useful both for beginners and for skilled scientists. It seems that the book will be in demand in the laboratories of academic and branch institutes, as well industrial enterprises

ПУБЛИКАЦИИ ПО РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОМУ АНАЛИЗУ В ЖУРНАЛЕ “АНАЛИТИКА И КОНТРОЛЬ”

The situation with publications on X-ray spectral analysis in the journal "Analytics and control" was considered over the period from 1997 to 2012.Key words: X-ray spectral analysis, XRF, EPMA, journal "Analytics and control".(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.1.004A.G. Revenko Institute of the Earth’s Crust, SB RAS, Irkutsk, Russian FederationРассмотрено состояние с публикациями по рентгеноспектральному анализу в журнале “Аналитика и контроль” за период с 1997 по 2012 гг.Ключевые слова: рентгеноспектральный анализ, журнал “Аналитика и контроль” DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2013.17.1.00

125 ЛЕТ СО ДНЯ ОТКРЫТИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

The contribution of the Russian physicists to the study of the features of X-ray radiation and the development of options for its application in practice is discussed. Russian scientists (F.F. Petrushevksy, A.S. Popov, P.N. Lebedev, I.I. Borgman, N.G. Egorov, O.D. Hvolson and others) took an active part in proliferating the information about X-rays and their properties.  V.S. Kravchenko, a naval medical officer, in 1904 for the first time in the history of marine medicine used X-rays for the diagnostic purposes in the conditions of a sea voyage on board the "Aurora" cruiser. G.V. Wulf gave a theoretical justification for the results of L. Bragg's research on the reflection of X-rays from the mica cleavage plane. In1914, atalented engineer N.A. Fedoritsky prepared and implemented a technical project of a car X-Ray cabinet. In the laboratories of the Leningrad Institute of Physics and Technology (founded in 1918 by A. Ioffe), a scientific base was created for the research of X-ray physics and the development of X-ray diffraction analysis in the Soviet Union. The contribution of I.B. Borovsky, M.A. Blokhin, E.E. Weinstein, K.I. Narbutt, R.L. Barinsky, N.I. Komyak, N.F. Losev and M.A. Kumakhov is briefly examined. The author focused on one of the directions of X-ray spectral analysis - its use to determine the chemical composition of materials. The author shares N. P. Ilyin's conclusion (2002): "Our specialists developed almost all the main areas of X-ray spectral analysis, and they were ahead of their foreign colleagues in solving a number of theoretical and methodological issues."Key words: 125 years since the discovery of x-rays, the contribution of Russian physicistsDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.008A.G. Revenko Institute of the Earth’s Crust, SB RAS,128 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russian FederationРассмотрен вклад российских физиков в исследование особенностей рентгеновского излучения и развитие вариантов его применения на практике. Активное участие в распространении информации о рентгеновских лучах и их свойствах принимали российские учёные (Ф.Ф. Петрушевский, А.С. Попов, П.Н. Лебедев, И.И. Боргман, Н.Г. Егоров, О.Д. Хвольсон и др.). Морской офицер-мeдик В.С. Крaвчeнкo в 1904 г. впервые в истории морской медицины использовал рентгеновские лучи для диагностических целей в условиях морского похода нa бoрту крeйсера "Aврoрa". Г.В. Вульф дал теоретическое обоснование результатам Л. Брэгга по исследованию отражения рентгеновских лучей от плоскости спайности слюды. В 1914 г. талантливый инженер-технолог Н.А. Федорицкий подготовил и реализовал технический проект автомобиля-рентгеновского кабинета. В лабораториях Ленинградского физико-технического института (организован в 1918 г.) была создана научная база для исследований по рентгенофизике и развития рентгенографического анализа в Советском Союзе. Кратко рассмотрен вклад И.Б. Боровского, М.А. Блохина, Э.Е. Вайнштейна, К.И. Нарбутта, Р.Л. Баринского, Н.И. Комяка, Н.Ф. Лосева и М.А. Кумахова. Основное внимание автор уделил одному из направлений рентгеноспектрального анализа – применению его для определения химического состава материалов.  Автор разделяет заключение Н.П. Ильина (2002 г): “Нашими специалистами разрабатывались практически все основные направления рентгеноспектрального анализа, а в решении ряда теоретических и методических вопросов они опережали своих зарубежных коллег”.Ключевые слова: 125 лет со дня открытия рентгеновских лучей, вклад российских физиковDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.00

РАЗВИТИЕ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА В Г. НОВОСИБИРСКЕ (Электронно-зондовый микроанализ и рентгенофлуоресцентный анализ с использованием синхротронного излучения)

Current article considers the contribution of X-ray physicists from the city of Novosibirsk to the formation and development of the two X-ray spectral analysis directions: electron probe microanalysis and X-ray fluorescence analysis using the synchrotron radiation. The research on geological topics at the Institute of Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences using the MS-46 electron probe microanalyzer of the French company CAMECA (since 1967) served as the basis for the development of methods for the quantitative X-ray microanalysis of rock-forming minerals as the methods for quantitative determination of the contents of elements with low atomic numbers in the long-wavelength X-ray region were still in their infancy. With the development and the improvement of the method’s technical base (microprobes JXA-5A, JEOL, 1975; Kamebaks Micro, CAMECA, 1981; JXA-8100, JEOL, 2003; JXA-8230, JEOL, 2016; electronic computing), the software for controlling the operation of devices and converting the measured intensities of the analytical lines into the concentration of elements continued to changed and improve. The first results of elemental analysis, obtained using the synchrotron radiation to excite X-ray fluorescence at the VEPP-3 accelerating ring at the Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, were published in1977. Inthe following years, at the station of elemental SRXRF, samples of various nature were studied — biological (bio tissues of the heart, liver, lungs, hairs, bones, plants), geological, environmental objects (soils, sediments, aerosols, etc.), archaeological sites as well as new technological materials. The procedures for the determination of chemical elements in low-mass samples (milligrams) in unique samples of lunar soil samples, biopsy material of human myocardial tissues, etc. have been developed. The scanning device at the elemental SRXRF station made it possible to obtain the information for reconstructing the climate change for different periods of time – from 100 to 1000 years. A new non-destructive method of confocal X-ray microscopy for studying micro-objects and visualizing the distribution of chemical elements in extended objects on this station are currently being developed.Keywords:  electron probe microanalysis, X-ray fluorescence analysis, synchrotron radiation DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.006 A.G. Revenko Institute of the Earth’s Crust, SB RAS,128 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russian Federation Рассмотрен вклад Новосибирских рентгенофизиков в становление и развитие двух направлений рентгеноспектрального анализа: электронно-зондового микроанализа и рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения. Исследования по геологической тематике в Институте геологии и геофизики СО АН СССР с применением электронно-зондового микроанализатора MS-46 французской фирмы CAMECA (с 1967 г.) послужили основой разработки методик количественного рентгеновского микроанализа породообразующих минералов, так как методы количественных определений содержаний элементов с малыми атомными номерами в длинноволновой рентгеновской области ещё только зарождались. По мере развития и совершенствования технической базы метода (микрозонды JXA-5A, JEOL, 1975; Камебакс Микро, CAMECA, 1981; JXA-8100, JEOL, 2003; JXA-8230, JEOL, 2016; электронно-вычислительная техника) непрерывно изменялось программное обеспечение по управлению работой приборов и переводу измеренных интенсивностей аналитических линий в содержания элементов. Первые результаты элементного анализа, полученные с использованием синхротронного излучения для возбуждения рентгеновской флуоресценции (РФА-СИ) на ускорительном кольце ВЭПП-3 в Институте ядерной физики СО АН СССР, опубликованы в 1977 г. В последующие годы на станции элементного РФА-СИ проводились исследования образцов различной природы — биологических (биоткани сердца, печени и лёгких, волосы, кости, растения), геологических, объектов окружающей среды (почвы, отложения, аэрозоли и др.), археологических объектов, а также новых технологических материалов.  Разработаны методики определения химических элементов в образцах малой массы (миллиграммы), в частности, в уникальных образцах образцов лунного грунта, биопсийного материала тканей миокарда человека и др. Сканирующее устройство на станции элементного РФА-СИ обеспечило возможность получения информации для реконструкции изменения климата за разные периоды времени — от 100 до 1000 лет. На станции развивается новый неразрушающий метод конфокальной рентгеновской микроскопии для исследования микрообъектов и визуализации распределения химических элементов в протяжённых объектах.Ключевые слова: электронно-зондовый микроанализ, рентгенофлуоресцентный анализ, синхротронное излучениеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.00

РЕЦЕНЗИЯ НА СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК ЖУРНАЛА “X-RAY SPECTROMETRY” – “РЕНТГЕНОВСКАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ В КРИМИНАЛИСТИКЕ”

The publications are discussed which are presented in a special issue of the journal "X-ray Spectometry", - "X-ray Spectrometry in Forensic Science" - (X-ray Spectometry. January/February 2014, vol. 43, issue 1, pp. 1-66). In some articles the features of using X-ray fluorescence analysis (XRF) in various situations of forensic investigation are considered. This is the arsenic poisoning added to the curry, which led to several deaths, the effect of the distance from the point of firing to the target on Cu, Zn, Sb, Ba, and Pb contents on a victim clothing, experimental study of gunshot residues on hands of a shooter and transfer of gunshot residues via a handshake, features of broken glass analysis using m-XRF, the use of portable X-ray spectrometers in studying materials of cultural values and similar materials in forensics, the organization of the judicial database of soils in Japan. In the articles one can find examples of the use of possibilities of simple hand-held spectrometers and complex equipment (SPring-8 synchrotron). The issue is of interest to analysts, solving forensic problems, and specialists working in other areas.Key words: X-ray fluorescence analysis, application to the forensic science.(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.013 A.G. Revenko Institute of the Earth's crust SB RAS, Irkutsk, Russian FederationОбсуждены публикации, представленные в специальном выпуске журнала “X-ray Spectometry” – “Рентгеновская спектрометрия в криминалистике” (X-ray Spectometry. January/February 2014, vol. 43, no. 1, pp. 1–66). В отдельных статьях рассмотрены особенности применения рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) в различных ситуациях расследования преступлений. Это отравление мышьяком, добавленным в приправу карри, что привело к гибели нескольких человек, влияние расстояния от огнестрельного оружия до цели на содержание Cu, Zn, Sb, Ba и Pb на поверхности ткани одежды пострадавшего, экспериментальное исследование остатков после выстрела на руке стрелявшего и передача (перенос) остатков при рукопожатии, особенности анализа осколков стекла с использованием микро-РФА, применение портативных рентгеновских спектрометров при исследовании материалов, представляющих культурные ценности и аналогичных материалов в криминалистике, организация судебной базы данных для почв в Японии. В статьях можно найти примеры использования возможностей, как простейших ручных спектрометров, так и сложного оборудования (синхротрон SPring-8). Выпуск представляет интерес как для аналитиков, решающих криминалистические проблемы, так и специалистам, работающим в других областях.Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, применение в криминалистикеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.013

ИНФОРМАЦИЯ О КНИГЕ “X-RAY FLUORESCENCE IN BIOLOGICAL SCIENCES: PRINCIPLES, INSTRUMENTATION, AND APPLICATIONS”, Eds: V.K. Singh, J. Kawai, D.K. Tripathi. Wiley. 2022, 688 pp. ISBN: 978-1-119-64554-2

Through the efforts of three editors - V.K. Singh and D.K. Tripathi (India), and J. Kawai (Japan), as well as 79 qualified specialists from 14 countries, “X-ray Fluorescence in Biological Sciences: Principles, Instrumentation and Applications” monograph was prepared and published in March of this year. The book is divided into six parts. Part 1 is a general introduction to RFA (7 chapters). Parts 2 and 3 are relatively new versions of the XRF method using the synchrotron radiation for the excitation of fluorescence (5 chapters) and XRF with total external reflection (4 chapters). Part 4, a beginner's guide, is considered by the editors to be one of the highlights of this book (4 chapters). The main parts of this book are Parts 5 (Application for Biological Samples - 11 chapters) and 6 (Special Topics and Comparison with Other Methods - 8 chapters). The book provides information on advances in the application of X-ray fluorescence analysis that have not been reflected in general monographs published in recent years. Representatives of India prepared 15 chapters, colleagues from Russia – 7, from Mongolia and China – 3 each, Japan, Spain, Turkey and Slovenia – with 2 chapters each, Italy, Argentina, and Bangladesh – 1 each. Representatives of Algeria and Egypt co-authored with colleagues from Turkey, and of South Korea with colleagues from India, respectively. The largest number of participants (authors of chapters) – 29 – was noted for India, 11 – from Russia, and 6 each from China, Turkey, and Slovenia. The monograph will be in demand in the laboratories of universities and research institutes, especially in the laboratories of biological and medical research centers. It will be a useful guide for students of natural and chemical sciences, medical biology, plant physiology, and agriculture.Key words: information about the monograph, X-ray fluorescence analysis, fundamentals of the method and examples of application for the researching of various biological samplesDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.006 A.G. RevenkoInstitute of the Earth’s Crust, SB RAS, ul. Lermontova, 128, Irkutsk, 664033, Russian FederationУсилиями трёх редакторов  V.K. Singh, D.K. Tripathi (Индия) и J. Kawai (Япония), а также 79 квалифицированных специалистов из 14 стран подготовлена и издана в марте этого года монография “Рентгеновская флуоресценция в биологических науках: основы, аппаратура и применения”. Книга разделена на шесть частей. Часть 1 представляет собой общее введение в РФА (7 глав). Части 2 и 3 – это сравнительно новые варианты метода РФА с использованием для возбуждения флуоресценции синхротронного излучения (5 глав) и РФА с полным внешним отражением (4 главы). Часть 4, руководство для начинающих, редакторы считают одной из особенностей данной книги (4 главы). Основными частями настоящей книги являются части 5 (Применение для биологических образцов – 11 глав) и 6 (Специальные темы и сравнение с другими методами – 8 глав). В книге представлена информация о достижениях в применении рентгенофлуоресцентного анализа, не нашедших отражения в опубликованных в последние годы монографиях общего характера. Представители Индии подготовили 15 глав, коллеги из России – 7, из Монголии и Китая – по 3, Япония, Испания, Турция и Словения – по 2 главы, Италия, Аргентина, Бангладеш – по 1. Представители Алжира и Египта выступили в соавторстве с коллегами из Турции, а Ю. Кореи с коллегами из Индии соответственно. Самое большое число участников (авторов глав) – 29 отмечено для Индии, из России – 11, из Китая, Турции и Словении – по 6. Считаю, что монография будет востребована в лабораториях университетов, научно-исследовательских институтов, особенно в лабораториях биологических и медицинских исследовательских центров. Она будет полезным руководством для студентов, изучающих естественные и химические науки, медицинскую биологию, физиологию растений и сельское хозяйство.Ключевые слова: информация о монографии, рентгенофлуоресцентный анализ, основы метода и примеры применения для исследования различных биологических образцовDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.00