Розділ 2
Апаратурно-аналітичне забезпечення досліджень
До середини 70-х років ХХ сторіччя дослідження хімічного складу мінералів
виконувалися, головним чином, з застосуванням різних варіантів хімічного та
спектрального, хроматографічного аналізу та ін., які вимагали значної кількості
речовини (ч мг.), мали малу чутливість, точність не мали відповідної
продуктивності та високу собівартість. З їх допомогою отримані перші дані про
загальну характеристику складу акцесорних мінералів з найбільш важливих типів
гірських порід и руд [19, 21 та ін.].
Ситуація принципово поліпшилась з початком широкого застосування аналітичних
методів високої чутливості та локальності: електроно-зондового мікроаналізу
(EMP) [14, 77, 97 та ін.]; протонного мікроаналізу (PMP, PIXE) [83];
вторинно-іоного мас-спектрометричного мікроаналізу (SIMS, SHRIMP) [98 та ін.];
рентген-флуоресцентного мікроаналізу на пучках синхротронного випромінювання
(SXRF) [6 та ін.]; лазерного мас-спектрометричного мікроаналізу з індуктивно
зв’язаною плазмою (LA-ICP-MS) [84, 92, 93 та ін].
Аналіз численних публікацій [6, 14, 77, 83, 84, 92, 93, 97, 98 та ін.];
демонструє, що найбільш перспективними методами є наступні: SIMS (SHRIMP), PMP
(PIXE), LA-ICP-MS та LA-MC-ICP-MS, усі вони відносно експресні, локальні (не
гірше мкм), мають високіі межі чутливості (до – ppm і менше) з задовільною
похибкою аналізу на широкий діапазон елементів. Але LA-ICP-MS та LA-MC-ICP-MS,
враховуючи їх експлуатаційні та дослідницькі можливості (ізотопний аналіз та
чутливість ppm), має значні переваги над іншими. Залишається актуальним EMP,
який широко використовується в комплексі з LA-ICP-MS або самостійно з метою
вирішення різних завдань, в тому числі для датування методом “загального
свинцю” монациту в зернах, окремих зонах та блоках [81 та ін.]. При усіх
перевагах, зазначені методи мають досить суттєвий недолік, це велика вартість
обладнання та значна його експлуатаційна вартість (особливо LA-MC-ICP-MS), що
робить, відповідно, високою собівартість аналізу і стримує широке застосування
пошукових (прикладних) методик, які базуються на використанні головних
геохімічних (типоморфних) ознаках акцесорних мінералів і вимагають значних
об’ємів аналітичних визначень [60 та ін.].
2.1. Вибір рентген-флуоресцентного методу аналізу поодиноких зерен акцесорних
мінералів в якості головного аналітичного методу
За цих обставин паралельно з розвитком та використанням вищезгаданих методів,
розроблялися спеціалізовані “недорогі” варіанти рентген-флуоресцентного аналізу
малої кількості речовини [33, 80 та ін.]. В розробці [33] (керівництво та
конструкція аналітичного обладнання – А.К.Чебуркін, методика та програмне
забезпечення автоматизованого аналізу – О.В.Андреєв) головна увага приділялася
максимальній експресності та простоті методу, який має задовільну ефективну
локальність, а чутливість та точність (на діапазон “інформаційних“ елементів)
кращу по відповідним параметрам методу EMP, та наближається по можливостям до
інших локальних методів (наприклад PMP).
У 1984 році описано побудовану вищезгаданими дослідниками установку [33] для
багатоелементного XRF аналізу малої кількості речовини з межею визначення до
n.10-4 %, при аналізі вмісту хімічних елементів по К серії (XRF?MP). Авторами
[33] продемонстровано можливість дослідження елементів-домішок в монокристалі
циркону масою 1 мг (що відповідає зерну сферичної форми діаметром 0,75 мм). При
експозиції в 20 хв., отримано задовільний спектр характеристичного
флуоресцентного випромінювання від зерна для виконання кількісної оцінки
концентрації елементів-домішок (Fe, Hf, Pb, Th, U, Y і т.д.).
Висока інтенсивність і монохроматизація збуджуючого рентгенівського
випромінювання (робочі параметри рентгенівської трубки: напруга 40 кВ, струм до
30 мА) забезпечують межі чутливості від 5 до 100 ppm в залежності від елемента,
що визначається, умов вимірювання та маси аналізованого мікрозразка чи
поодинокого зерна мінералу (0,n–10 мг). Варіанти метода (мікрозразок чи
поодиноке зерно) близькі за найважливішим показникам — межі визначення та
похибки аналізу. Тому для співставлення XRF?MP з локальними аналітичними
методами був застосований його варіант для аналізу мікрозразків, який
забезпечує більш широкий діапазон елементів, що визначаються.
Для співставлення були обрані [41] стандартні представники групи “microbeam
methods” — EMP, PMP и LA-ICP-MS, які мають значну локальність (2–3, 20–30,
30–70 мкм відповідно), межі визначення (0,0n, 0,000n і 0,0000n %) та незначні
відносні похибки аналізу (2–10 %) для широкого кола елементів, що аналізуються.
Наведені методи відкалібровані та постійно контролюються з використанням
міжнародних стандартних зразків складу (еталонне скло NIST та мономінеральні
стандарти). Співставлення методів виконувалось як міжлабораторний експеримент
на обладнанні, що належить Університету Макуорі (GEMOC, Macquarie University,
Sydney, Australia): Cameca SX?50 Electron Microprobe и Perkin-Elmer
ELAN 5100 ICPMS, в комплекті з лазерною мікрозондовою системою яка працює в
ультрафіолетовому (УФ) діапазоні [92]. Для EMP використовувалися стандартні
методики аналізу, для LA?ICP?MS — оригінальні, детально охарактеризовані в
статті [92]. Експеримент базувався на порівнянні отриманих результатів для
зразків Kovd-ZR та Kovd-AP, спеціально підготованих з великих монокристалів
циркону та апатиту з карбонатитів лужно-ультраосновного комплексу Ковдор
(Кольській п-ів, Росія). Вибір був обумовлений перспективністю подальших
досліджень цих мінералів (НАМ) та підтвердженням значної кількості аналітичних
даних отр
- Київ+380960830922