3.2. Методы и схемы съёмки рентгенограмм

4. КАЧЕСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ (расшифровка рентгенограмм)

Под рентгенографическим анализом понимается совокупность разнообразных методов исследования, в которых используется рентгеновское излучение – поперечные электромагнитные колебания с длиной волны 10-2 – 102А0.

Рентгеноструктурный анализ является более универсальным и совершенным методом исследования материалов по сравнению с другими методами анализа. Этот метод позволяет производить не только качественный и количественный фазовый анализы сложных по составу материалов, но и определять строение кристаллической решетки индивидуальных соединений. Как метод фазового анализа он особенно полезен при исследовании твердых растворов, явлений

полиморфизма, процессов распада и синтеза новых соединений.

- для поликристаллов – метод порошковИебая – Шерера; - для монокристаллов – метод вращения, метод рентгенгонио-

В зависимости от целей рентгеновского анализа и вида объекта

метра Лауэ. Д Для изучения структуры сырьевых материалов, клинкера и це-

применяются различные методы исследования:

ментов широко применяется в настоящее время метод с ионизационной

регистрацией излученияиб(приАоры УРС-50 ИМ, ДРОН-1). Основным преимуществом этого метода является высокая чувствительность по отношению Ск отдельным минералам и значительное сокращение времени анализа.

Исследование вяжущих материалов методом рентгеноструктурного анализа направлено в основном на определение состава и количества соединений, образующихся в изучаемом продукте, а также дисперсности твердой фазы.

Качественный фазовый анализ производится сравнением межплоскостных расстояний d и их интенсивности J, полученных при расшифровке данной рентгенограммы с табличными данными. Знание химического состава вещества облегчает проведение расшифровки рентгенограммы, так как позволяет предположить возможный минералогический состав продукта.

Кристаллы каждого индивидуального химического соединения дают специфическую, только им присущую рентгенограмму с характерными величинами межплоскостных расстояний и определенной интенсивностью соответствующих отражений.

14

Идентификация фазы считается достаточно надежной, если на рентгенограмме наблюдается не менее трех наиболее интенсивных ее линий.

ставляет из себя ломаную линию с резкоИвыделяющимися на ней пиками (рис. 9), высота которыхАзависит от количества минерала в клинкере, например от коэффициента усиления пересчетного устройства установки, настраиваемогоб обычно по наиболее интенсивному

Рис. 9. Вид рентгенограммы

Полученная в результате определенияД рентгенограмма пред-

пику, причем колебания записи 1–3 мм на рентгенограмме от нулевого положения считаютсяифоном самого прибора и при расшифровке во

внимание не пр н маются. Одновременно с записью рентгенограммы

установка автомат чески наносит на неё сетку контрольных линий

(через 0,5 или 1º), соответствующих углам отражения рентгеновских лучей от образца, которая позволяет при расшифровке рентгенограммы перейти к межплоскостным расстояниям кристаллической решетки исследуемого образца.

рентгенографического анализа следует учитывать ряд обстоятельств, влияющих на правильность и точность определения состава многофазовых смесей:

1.При сравнении величин d на полученной и эталонной рентгенограммах следует иметь в виду, что их значения в определенных пределах могут отличаться друг от друга. Допустимое отклонение d = ±1%.

2.Идентификация надежна, если на рентгенограмме исследуемого материала наблюдается по крайней мере 3–5 наиболее интенсивных линий данного соединения.

3.Каждую фазу можно идентифицировать только при ее опре-

деленном минимальном содержании в исследуемой смеси. Это

15

минимальное количество называется чувствительностью метода. Например, при анализе клинкерных минералов на фотопленке наблюдаются отчетливые линии, когда их содержание в исследуемом материале составляет не менее 2–3%.

4. При сравнении интенсивности дифракционных максимумов исследуемой и эталонной рентгенограмм следует учитывать, что абсолютные величины, соотношение интенсивности и характер пиков могут существенно изменяться в зависимости от состава смеси, размера кристаллов, условий съемки и т.д.

Рассмотрим качественный рентгенофазовый анализ цементной сырьевой смеси. Съемка проводилась на дифрактометре ДРОН-1,5. Расшифровка рентгенограммы приведена в табл. 1.

Расшифровка дериватограмм производится расчетным методом с

Расшифровка дериватограмм включает в себя анализ простой и дифференциальной кривых нагревания (качественный и количественный фазовый анализ), метод фазового анализа [10].

16

Ход расшифровки рентгенограмм:

1.Пронумеровать пики.

2.Определить углы отражений пиков Q.

3.Определить межплоскостные расстояния d (см. табл. 1).

4.Оценить интенсивность дифракционных максимумов по шкале 10 или 100 баллов, предварительно проведя нулевую линию.

5.По таблицам идентификационных характеристик соединений с учетом расхождений (d = 1%) отобрать эталонные рентгенограммы минералов.

Наиболее интенсивный пик (1-100) с d = 3,0 Аº. Поскольку исследуемый материал принадлежит к цементной сырьевой смеси, отбираем в качестве эталона минерал СаСО3 с d = 3,035 А° (d ± 1%). Сопоставить остальные линии кальцита с исследуемым образцом. Из

аналогично находим, что она принадлежит кварцу, т.к. остальные линии

этого соединения на полученной и эталонной рентгенограммах хорошо

В результате рентгеноструктурногоДанализа исследуемый материал содержит СаСО3, SiО2 и глину, причем сравнение интенсивности линий этих фаз позволяет сделать вывод о преобладании в сырьевой смеси СаСО3, на о сновании чего можно предположить, что анализу

совпадают. Оставшиеся линии с относительно небольшой интенсивностью характерны глинистому минералу галлуазиту.

рентгенограммы.

17

5.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (ДТА)

ИТЕРМОГРАВИМЕТРИЯ (ТГ)

Эти методы относятся к группе термических методов исследования, в которую входит также микрокалориметрия. ДТА заключается в измерении тепловых эффектов при фазовых превращениях исследуемого вещества в процессе его нагревания.

Рис. 10. Устройство прибора ДТА: 1 – устройство для динамического взвешивания образца; 2 – образец; 3 – корпус нагревательной трубчатой печи;

4 – выводы термопар

18