Метод ізотопного розбавлення для визначення вмісту бору в неіржавній сталі з використанням ICP MS
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.12.867Ключові слова:
метод iзотопного розбавлення, мас-спектрометр, борована неiржавна сталь, iзотопи боруАнотація
Для визначення вмiсту бору в зразках корозiйностiйкої хромонiкелевої неiржавної сталi, легованої бором, запропоновано використання методу iзотопного розбавлення, який є методом внутрiшнього стандарту. Дослiдження виконано з використанням мас-спектрометра з iндуктивно-зв’язаною плазмою на 10 зразках неiржавної сталi, легованої бором, з природним спiввiдношенням iзотопiв бору. Як внутрiшнiй стандарт використовували порошок елементарного аморфного бору зi збагаченням за 10B до 95,0%.Для порiвняння додатково проведено мас-спектрометричне вимiрювання вмiсту бору в цих самих зразках за допомогою методу калiбрувальних розчинiв (метод зовнiшнього стандарту). В цьому випадку вмiст бору визначався як вiдношення iнтенсивностi бору до сумарної iнтенсивностi всiх елементiв зразка. Встановлено, що результати визначення вмiсту бору якiсно спiвпадають для обох методiв визначення (внутрiшнiй та зовнiшнiй стандарти), але можна зробити висновок про те, що метод iзотопного розбавлення є бiльш точним методом визначення вмiсту елементiв. На результати такого аналiзу не впливають неспектральнi iнтерференцiї, якi пов’язанi з дрейфом чутливостi приладу з часом i матричними ефектами, оскiльки вимiрюються не абсолютнi концентрацiї iзотопiв, а їх спiввiдношення.
Посилання
1. J.A. Evans, M.D. DeHart, K.D. Weaver, D.D Keiser. Burnable absorbers in nuclear reactors - A review. Nucl. Eng. Design 391, 11176 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2022.111726
2. L. Desgranges, J.M. Escleine, P. Bienvenu et al. A new methodology for studying neutron absorber materials first results with boron carbide. Nucl. Instrum. Methods B 432, 42 (2017).
https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.07.011
3. Aly Saeed. Developed borated austenitic stainless steel alloys as nuclear reactor control rods. Nucl. Eng. Design 413, 112515 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2023.112515
4. S. Hafez, R.M. Elshazly, M.M. Eissa, S.U. El-Kameesy. High borated stainless-steel alloys for nuclear reactor domains. Arab J. Nucl. Sci. Appl. 54, 97 (2021).
https://doi.org/10.21608/ajnsa.2021.29519.1352
5. C. Kurta, L. Dorta, F. Mittermayr, K. Prattes et al. Rapid screening of boron isotope ratios in nuclear shielding materials by LA-ICPMS - a comparison of two different instrumental setups. J. Anal. At. Spectrom. 39, 185 (2014).
https://doi.org/10.1039/C3JA50194A
6. J. Wang, Y. Cui, J. Bai et al. Effect of B addition on the microstructure and corrosion resistance of S31254 super austenitic stainless steels after solid solution treatment. Mater. Lett. 252, 60 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.05.107
7. A.A. Babenko, R.R. Shartdinov, V.A. Salina et al. The effect of boron on the properties and structure of austenitic stainless steels. Metallurgist 68, 1032 (2024).
https://doi.org/10.1007/s11015-024-01812-4
8. K.P. Jochum, B. Stoll, K. Herwig, M. Willbold. Validation of LA-ICP-MS trace element analysis of geological glasses using a new solid-state 193 nm Nd:YAG laser and matrix-matched calibration. J. Anal. At. Spectrom. 22, 112 (2007).
https://doi.org/10.1039/B609547J
9. N. Jakubowski. Analytical plasma ion sources for elemental mass spectrometry: where are we coming from-where are we going to? Anal. At. Spectrom 23, 673 (2008).
https://doi.org/10.1039/b717321k
10. D.V. Kutnii, D.D. Burdeynyi, S.A. Vanzha, N.V. Rud. Determination of 234U/238U, 235U/238U, 236U/238U isotope ratios in uranium oxide by sector-field ICP-MS. East Eur. J. Phys. 2, 104 (2020).
11. J. Lin, Y. Liu, Y. Yang, Z. Hu. Calibration and correction of LA-ICP-MS and LA-MC-ICP-MS analyses for element contents and isotopic ratios. Solid Earth Sci. 1, 5 (2016).
https://doi.org/10.1016/j.sesci.2016.04.002
12. S.S. Kasana, O.P. Pandey. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of boron containing Ti-stabilized AISI-321 steel for nuclear power plant application. Mater. Today Commun. 26, 101959 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101959
13. P. De Bievre, H. Peiser. Basic equations and uncertainties in isotope-dilution mass spectrometry for traceability to SI of values obtained by this primary method. Fresenius J. Anal. Chem. 359, 523 (1997).
https://doi.org/10.1007/s002160050625
14. P. Rodriguez-Gonzalez, J.M. Marchante-Gayon, J.I. Garcia-Alonso, A. Sanz-Medel. Isotope dilution analysis for elemental speciation: a tutorial review. Spectrochim. Acta B 60, 151 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.sab.2005.01.005
15. P. Rodriguez-Gonzslez, J. Ignacio Garcia Alonso. Recent advances in isotope dilution analysis for elemental speciation. J. Anal. At. Spectrom 25, 239 (2010).
https://doi.org/10.1039/b924261a
16. R. Hoelzl, C. Hoelzl, L. Kotz et al. The optimal amount of isotopic spike solution for ultratrace analysis by isotope dilution mass spectrometry. Accred Qual Assur. 3, 185 (1998).
https://doi.org/10.1007/s007690050219
17. A. Quemet, A. Hubert, A. Gourgiotis et al. An isotope dilution mass spectrometry overview: tips and applications for the measurement of radionuclides. J. Anal. At. Spectrom. 39, 1665 (2024).
https://doi.org/10.1039/D4JA00029C
18. J. Vogl. Characterization of reference materials by isotope dilution mass spectrometry. J. Anal. At. Spectrom. 22, 475 (2007).
https://doi.org/10.1039/b614612k
19. A.M. Gaffney. Guideline on isotope dilution mass spectrometry. Lawrence Livermore National Laboratory, LLNLTR-731685 (2017).
https://doi.org/10.2172/1358328
20. J. Vogl, W. Pritzkow. Isotope dilution mass spectrometry - A primary method of measurement and its role for RM certification. Mapan - Journal of Metrology Society of India 25, 135 (2010).
https://doi.org/10.1007/s12647-010-0017-7
21. P.P. Coetzee, L. Greeff, F. Vanhaecke. ICP-MS measurement of 11B/10B isotope ratios in grapevine leaves and the investigation of possible boron isotope fractionation in grapevine plants. S. Afr. J. Enol. Vitic. 32, 28 (2011).
https://doi.org/10.21548/32-1-1363
22. J.K. Aggarwal, K. Mezger, E. Pernicka, A. Meixner. The effect of instrumental mass bias δ 11B measurements: A comparison between thermal ionization mass spectrometry and multiple collector ICP-MS . Intern. J. Mass Spectr. 232, 259 (2004).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
