В марте текущего года Центр художественной экспертизы имени Репина вернул миру картину Ивана Айвазовского «Буря». Её авторство ставилось под сомнение. Восстановлению истины помог, в том числе, рентгенофлуоресцентный анализ. Это метод определения элементного состава вещества, например, краски с помощью рентгеновского облучения.
Метод в основном используется в геологии и минералогии, нефтяной, пищевой, ювелирной промышленности, а также для анализа загрязнения окружающей среды. Ученые Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II разработали новый способ подготовки образцов с известной концентрацией для калибровки спектрометра.
С подобными эталонами сравниваются результаты анализа исследуемых образцов. Без правильной калибровки спектрометра невозможно получить надежные данные о концентрациях химических элементов в соединении. Разработка ученых Горного университета будет полезна при решении нестандартных аналитических задач на производстве или в научных лабораториях.
«К сертифицированным образцам с известной концентрацией мы добавляли нужные элементы не в твердом виде, как это делали наши коллеги, а в растворах. Это позволило готовить образцы с известными концентрациями не только для основных, но и для примесных элементов.
Далее смесь сплавляется с добавлением боратных флюсов, и мы получаем твердый образец с нужной концентрацией определяемых элементов. При этом сохраняется влияние других элементов в образце на результат измерения» – рассказал автор разработки, старший научный сотрудник лаборатории моделирования экологической обстановки Горного университета Иван Сверчков.
Обычно для построения градуировочного графика в рентгенофлуоресцентной спектрометрии при анализе горных пород применяется не менее 10 стандартных образцов. Средняя стоимость каждого из них – 12 тысяч рублей. Предложенный метод позволяет обойтись только одним стандартным образцом. Таким образом с учетом расходов на флюс и водорастворимую соль, содержащую определяемые элементы, можно снизить затраты на проведение калибровки спектрометра со 120000 до 13500 рублей для одного объекта анализа.
Исследования проводились в университетском научном центре «Экосистема» с использованием волнодисперсионного рентгенофлуоресцентного спектрометра Shimadzu XRF1800 и автоматической системы сплавления Katanax X-300. Дальнейшие исследования, по словам Ивана Сверчкова, пройдут в основном в направлении поиска оптимальной связки рентгенофлуоресцентной спектрометрии с методами машинного обучения. К лету текущего года разработчики ожидают пополнение приборного парка – в научный центр поступит энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр Xenemetrix Genius IF.
Авторские права подтверждены патентом «Способ изготовления многокомпонентных образцов сравнения для рентгенофлуоресцентного анализа горных пород». В патентном описании приведено несколько альтернативных способов изготовления образцов для рентгенофлуоресцентного анализа. Все они имеют существенные недостатки: ограниченность применения, длительность пробподготовки и другие.
На петербургской выставке инноваций Hi-Tech разработка получила «золото» в 2023 году.
Изначально методика была создана для лаборатории Моделирования экологической обстановки Санкт-Петербургского горного университета. С ее помощью проводится анализ промышленных отходов и горных пород. Ученые сотрудничают и с предприятиями строительной отрасли. Речь идет, в частности, о точном определении состава теплоизолирующих минеральных материалов.
Разработка находит интересантов и в минерально-сырьевом комплексе. В частности, в компаниях, где проводится анализ состава горных пород – «Полиметалл», «Русал», «Северсталь» и других.
