Особенности рентгеноспектрального микроанализа азотсодержащих соединений

Куликова И.М.; Набелкин О.А.; Лаврентьев Ю.Г.; Иванов В.А.

Инд. авторы:	Куликова И.М., Набелкин О.А., Лаврентьев Ю.Г., Иванов В.А.
Заглавие:	Особенности рентгеноспектрального микроанализа азотсодержащих соединений
Библ. ссылка:	Куликова И.М., Набелкин О.А., Лаврентьев Ю.Г., Иванов В.А. Особенности рентгеноспектрального микроанализа азотсодержащих соединений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2019. - Т.85. - № 11. - С.5-18. - ISSN 1028-6861.
Внешние системы:	РИНЦ: 41374081;
Реферат:	rus: Цель данной работы - развитие методики исследования химического состава природных и синтетических азотсодержащих соединений с помощью рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и его использование для идентификации формы вхождения легких элементов (C, N, O) в комплексные анионы и катионы. Анализ проводили по K α-линиям, возникающим при электронных переходах из валентных 2 p -состояний во внутренние 1 s -состояния. Были выявлены характерные особенности K α-спектров C, N, O, влияющие на получение правильных результатов РСМА, и определены поправки, учитывающие интегральную интенсивность линий, эффект самопоглощения линии азота и поглощения азотом фонового излучения. Методика является универсальной: она предназначена для исследования различных азотсодержащих образцов, в том числе и алмазов, полученных путем детонационного синтеза. Поверхность таких образцов обычно покрыта слоем кислород- и азотсодержащих функциональных групп. Основной задачей, связанной с экспериментом, является нахождение оптимальных условий возбуждения и регистрации K α-линий. Используемое ускоряющее напряжение составляет 10 кВ, ток пучка - 50 - 120 нА. При анализе в дифференциальном режиме регистрации амплитуды сигнала мы используем универсальную (для любых образцов) эмпирическую формулу для описания формы кривой интенсивности фона в области линии азота. Устойчивость образцов к воздействию электронного пучка повышается режимом растра с линейным размером 20 - 40 мкм и перемещением образца в пределах площадки ~100 Ч 100 мкм² (если позволяют размеры образца). Концентрации определяемых элементов рассчитывали с помощью программы PAP с использованием коэффициентов поглощения B. L. Henke. При токе 80 нА пределы обнаружения углерода, кислорода и азота составили 0,33, 0,46 и 0,86 % масс. соответственно. eng: The goal of this study is development of the method for studying the chemical composition of natural and synthetic nitrogen-containing compounds using electron probe microanalysis (EPMA) and the use of EPMA for identification of the form of occurrence of light elements (C, N, O) in complex anions and cations. The analysis was performed using K α lines attributed to electronic transitions from valence 2p states to internal 1s states. The characteristic features of the K α spectra of C, N, O, which affect the correctness of the EPMA results were revealed to introduce the corrections that take into account the integrated line intensity, the effect of self-absorption of the nitrogen line and absorption of the background by nitrogen.The method is intended for studying different nitrogen-contained samples including diamonds obtained by detonation synthesis. The surface of these samples is usually covered with a layer oxygen- and nitrogen-containing functional groups. The main problem associated with the experiment is determination of optimal conditions for excitation and registration of K α lines. The accelerating voltage used is 10 kV, the beam current is 50 - 120 nA. In the analysis in the differential mode of recording the signal amplitude we use the same (for all samples) empirical formula to describe the shape of the background intensity curve in the vicinity of the nitrogen line. The resistance of the samples to the impact of the electron beam is increased when using a raster mode with a linear size of 20 - 40 μm and sample movement within the area ~100 × 100 μm² (if possible with allowance for the sample size). The concentrations of the determined elements were calculated using the PAP program with B. L. Henke absorption coefficients. The detection limits of carbon, oxygen and nitrogen at a current of 80 nA were 0.33, 0.46 and 0.86 wt.%, respectively.
Ключевые слова:	азот; азотсодержащие соединения; химическая связь; X-ray microanalysis (electron probe microanalysis); X-ray Kα-spectrum; nitrogen; рентгеновские Kα-спектры; рентгеноспектральный микроанализ; nitrogen-containing compounds; chemical bond;
Издано:	2019
Физ. характеристика:	с.5-18
Цитирование:	1. Batsanov S. S., Guriev D. L., Gavrilkin S. M., et al. On the nature of fibres grown from nanodiamond colloids / Mater. Chem. Phys. 2016. Vol. 173. P. 325 - 332. 2. Tomchuk О., Volkov D., Bulavin L., et al. Structural characteristics of aqueous dispersions of detonation nanodiamond and their aggregate fractions as revealed by small-angle neutron scattering / J. Phys. Chem. C. 2015. Vol. 119. N 1. P. 794 - 802. 3. Кулакова И. И. Химия поверхности наноалмазов / Физика твердого тела. 2004. Т. 46. № 4. С. 621 - 628. 4. Куликова И. М., Набелкин О. А. Определение легких элементов C, N, O в различных минералах и синтетических соединениях методом рентгеноспектрального микроанализа / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 3. С. 5 - 13. 5. Bastin G. F., Heijligers H. J. M. Quantitative Electron Probe Microanalysis of Boron / J. Solid State Chem. 2000. Vol. 154. P. 177 - 187. 6. Куликова И. М., Баринский Р. Л., Руднев В. В. и др. Микрозондовое исследование химического состава разновалентных ионов в образцах людвигита и пинакиолита / Доклады АН. 1999. Т. 367. № 3. С. 394 - 396. 7. Bastin G. F., Heijligers H. J. M. Quantitative Electron Probe Microanalysis of Carbon in binary Carbides. Parts I and II / X-Ray Spectrom. 1986. Vol. 15. N 2. P. 135 - 150. 8. Bastin G. F., Heijligers H. J. M. Quantitative Electron Probe Microanalysis of Ultra Light Elements / J. Microsc. Spectr. Electron. 1986. Vol. 11. P. 215 - 228. 9. Bastin G. F., Heijligers H. J. M. Quantitative Electron Probe Microanalysis of Oxygen. - Eindhoven, Netherlands: University of Technology, 1989. - 165 p. 10. Bastin G. F., Heijligers H. J. M. Quantitative Electron Probe Microanalysis of Nitrogen. - Eindhoven, Netherlands: University of Technology, 1988. - 137 p. 11. Блохин М. А. Физика рентгеновских лучей. - М.: Гос. изд-во технико-теорет. лит., 1957. - 518 с. 12. Количественный электронно-зондовый микроанализ / Под ред. В. Скотта, Г. Лава. - М.: Мир, 1986. - 352 с. 13. Bearden J. A. X-Ray Wavelengths / Rev. Mod. Phys. 1967. Vol. 19. N 1. P. 78 - 138. 14. Мазалов Л. Н., Федоренко А. Д., Овчаренко В. И. и др. Рентгеноэлектронные спектры свободных нитроксильных радикалов и их электронное строение / Журн. структур. химии. 2011. Т. 52. № 7. С. S106 - S112. 15. Миклин М. Б. Электронно-энергетическая структура кристаллических нитратов. Обзор / Вест. Кемеровского гос. ун-та. 2014. Т. 3. № 3(59). С. 234 - 238. 16. Freund H. J., Slaughter A. R., Ballina S. M., et al. Comparison of core-hole excitation spectra of organic donor/acceptor molecules in the vapor and condensed phases: p-Nitroaniline, 2-amino-6-nitronaphthalene, and 1-amino-4-nitronaphthalene / J. Chem. Phys. 1984. Vol. 81. N 6. P. 2535 - 2555. 17. Henke B. L., Lee P., Tanaka T. J., et al. Low-energy X-ray interaction coefficients: photoabsorption, scattering, and reflection / Atomic Data and Nuclear Data Tables. 1982. Vol. 27. P. 1 - 144. 18. Сивков В. Н., Виноградов А. С. Сила осцилляторов Πg-резонанса формы в K-спектре поглощения молекулы азота / Оптика и спектроскопия, 2002. Т. 93. № 3. С. 431 - 434. 19. Некипелов С. В., Виноградов А. С., Сивков В. Н. Закономерности в распределениях сил осцилляторов атомов второго периода в ультрамягкой рентгеновской области спектра / Изв. Коми науч. центра УрО РАН. 2011. № 2(6). С. 12 - 18. 20. Pouchou J.-L., Pichoir F. Quantitative analysis of homogeneous or stratified micro volumes applying the model "PAP" / K. F. J. Heinrich and Dale E. Newbury, Eds. Electron Probe Quantitation. - N.Y.: Plenum Press, 1991. P. 31 - 59.