Определение соотношения оксидов лития и бора в боратах лития по измерениям рассеянного излучения рентгеновской трубки на рентгенофлуоресцентном спектрометре

Abstract

Предложен способ определения состава безводных боратов лития, основанный на измерении интенсивности рассеянного характеристического излучения рентгеновской трубки на рентгенофлуоресцентном спектрометре. В основу способа положен подход, описанный ранее в литературе (Van Sprang H. A. и др., 1998; Калинин Б.Д., и др., 2011), для определения элементов с атомным номером менее 6 в борсиликатных стеклах и органических соединениях. Параметром градуировочного уравнения служит отношение (R) интенсивности когерентно и некогерентно рассеянного на образце первичного излучения RhKα-линии анода трубки, которое в первом приближении определяется средним атомным номером рассеивающего вещества. Для безводных боратов лития (стехиометрических соединений или аморфного стекла) средний атомный номер определяется соотношением оксидов лития и бора и отношение содержаний оксидов может быть аппроксимировано зависимостью (Li2O/B2O3) = a + bR . Параметры этого градуировочного уравнения определены по измерениям рассеянного излучения от образцов метабората, тетрабората лития, их смесей, а также чистого оксида бора. Образцы представляли собой таблетки, спрессованные из порошков со связующим веществом (синтетическим воском). Стандартное отклонение градуировочной функции для отношения содержания (Li2O/B2O3) в диапазоне 0 - 0.42 составило 0.03, и соответствующая оценка погрешности определения бора, содержание которого рассчитывается из отношения содержаний (Li2O/B2O3), равна 0.6 % мас. в диапазоне содержания бора 22-31 % мас. в стехиометрических боратах лития и оксиде бора. Точность определения бора составляет приблизительно 1 % мас. и уступает точности химического анализа, однако предлагаемый способ может быть использован для быстрой оценки состава безводных боратов лития.

A method for determining the composition of anhydrous lithium borates, based on measuring the scattered characteristic radiation of an X-ray tube using the X-ray fluorescence spectrometer, is proposed. The method is based on the approach previously described in the literature (Van Sprang H. A., e. a., 1998; Kalinin B.D. e. a., 2011) for determining the elements with atomic number less than 6 in borosilicate glasses and organic compounds. As a calibration parameter, the ratio (R) of coherent (Rayleigh) to incoherent (Compton) X-ray intensities of RhKα tube anode line primary scattering radiation is used, which, to a first approximation, is determined by the average atomic number of the substance. For the anhydrous lithium borates (stoichiometric compounds or amorphous glass), the average atomic number is determined by the ratio of lithium and boron oxides which can be approximated by the following dependence: (Li2O / B2O3) = a + bR. The parameters of this calibration equation are determined from the measurements of scattered radiation by lithium metaborate, lithium tetraborate, their mixtures, as well as pure boron oxide. The powdered samples are pressed with a synthetic wax as a binder. The calibration function is constructed using the stoichiometric lithium borates and boron oxide in the 0 - 0.42 range of the (Li2O / B2O3) ratio and is characterized by the standard deviation equal to 0.03. The boron content in the anhydrous lithium borates is calculated from the (Li2O / B2O3) ratio. The standard deviation of boron content in the range of 22-31% wt. is 0.6% wt. The accuracy of the boron determination is about 1% wt. and less than the accuracy of the chemical analysis, but the proposed method can be used for a quick evaluation of the anhydrous lithium borates composition.