Study of the mechanism of evaporation of impurity elements in arc atomic emission analysis of high-purity graphite powder in the presence of fluorine-containing additives

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of chemically active fluorine-containing additives AlF3, ZnF2, and SrF2 on the nature of evaporation of low- and medium-volatile impurity elements from the crater of a DC arc electrode during graphite powder analysis is studied. It is shown that the use of AlF3 and ZnF2 contributes to a significant increase in the intensity of the spectral lines of the elements being determined and a decrease in the time of their complete evaporation from the electrode crater. It is found that the most effective additive is zinc fluoride at a concentration of 5 wt. %. In this case, the maximum increase in intensity is observed in the case of low-volatile elements prone to carbide formation. The use of ZnF2 made it possible to reduce the limits of determination of low- and medium-volatile elements in graphite powder by direct arc atomic emission analysis by 2–3 orders of magnitude to n × 10–7–n × 10–5 wt. % and to improve the convergence of their determination results by two times compared to the analysis of graphite powder without the use of additives.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. I. Zolotareva

Institute of Problems of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: zol@iptm.ru
Russian Federation, 6, Academic Osipyan St., Chernogolovka, 142432

S. S. Grazhulene

Institute of Problems of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences

Email: zol@iptm.ru
Russian Federation, 6, Academic Osipyan St., Chernogolovka, 142432

References

  1. ГОСТ 23463-79 Графит порошковый особой чистоты. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1991. 9 с.
  2. Виргильев Ю.С. Примеси в реакторном графите и его работоспособность // Атомная энергия. 1998. Т. 84. № 1. С. 7.
  3. Русанов А.К. Основы количественного анализа руд и минералов. М.: Недра, 1978. С. 158.
  4. Фришберг А.А. Повышение чувствительности определения при помощи химически активных носителей // Журн. прикл. спектроскопии. 1965. Т. 3. № 2. С. 187.
  5. Терек Т., Мика Й., Гегуш Э. Эмиссионный спектральный анализ. М.: Мир, 1982. С. 233.
  6. Семенова А.А., Кузяков Ю.Я., Семененко К.А., Гаврилова Н.К. Влияние добавок хлоридов щелочноземельных элементов на спектральное определение титана циркония и гафния // Журн. аналит. химии.1979. Т. 34. № 11. С. 2145.
  7. Карякин А.В., Штепа Е.В. Влияние катиона добавки на интенсивность спектральных линий микроэлементов в атомно-эмиссионном спектральном анализе // Журн. прикл. спектроскопии. 1991. Т. 54. № 1. С. 18. (Karyakin A.V., Shtepa L.P Influence of carrier cations on the intensity of spectral lines of microelements in atomic-emission spectral analysis. // J. Appl. Spectrosc. 1991. V. 54. № 1. P. 10.)
  8. Чанышева Т.А., Шелпакова И.Р. Унифицированный метод атомно-эмиссионного спектрального анализа объектов разной природы // Аналитика и контроль. 2002. Т. 6. № 3. С. 298.
  9. Лейкин С.В., Орлова В.А. Определение титана, циркония, молибдена и ванадия в высокочистом оксиде алюминия α-модификации // Высокочистые вещества. 1990. № 3. С. 189.
  10. Домбровская М.А., Лисиенко Д.Г., Шафар О.Ю. Определение гафния в циркониевых материалах // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 1. Ч. II. С. 56.
  11. Елинсон С.В., Петров К.И. Аналитическая химия циркония и гафния. М.: Наука, 1965. 240 с.
  12. Домбровская М.А., Лисиенко Д.Г., Гильмуллина Ч.Г., Кубрина Е.Д. Совершенствование атомно-эмиссионной методики анализа графитового коллектора // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1. Ч. II. С. 51.
  13. Лисиенко Д.Г., Домбровская М.А., Кубрина Е.Д. Синтез и испытания стандартного образца состава графитового коллектора микропримесей // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 1. Ч. II. С. 45.
  14. Золотарева Н.И., Гражулене С.С. Использование химически активных добавок для повышения чувствительности определения редкоземельных элементов и тория дуговым атомно-эмиссионным методом. // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2011. Т. 77. № 9. С. 11.
  15. Золотарева Н.И., Гражулене С.С. Влияние химически активных добавок на характер испарения труднолетучих примесей при их дуговом атомно-эмиссионном определении в алюминии и его оксиде // Журн. аналит. химии. 2024. Т. 79. № 2. С. 1. (Zolotareva N. I., Grazhulene S. S. Influence of chemically active additives on the nature of the evaporation of highly volatile impurities during their determination in aluminum and its oxide by Arc atomic emission spectrometry // J. Anal. Chem. 2024. V. 79. №. 2. P. 161.)
  16. Золотарева Н.И., Гражулене С.С. Поведение и фракционирование труднолетучих примесей в дуге постоянного тока при анализе циркония атомно-эмиссионным методом // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 2. С. 1. (Zolotareva N.I., Grazhulene S.S. Behavior and fractionation of low-volatile impurities in a DC Arc in the analysis of zirconium by atomic emission spectrometry // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. №. 2. P. 187.)
  17. Верятин У.Д., Маширев В.П. Термодинамические свойства неорганических веществ. М.: Атомиздат, 1965. С. 54.
  18. Бурмий Ж.П., Золотарева Н.И., Хвостиков В.А., Гражулене С.С. Фотоэлектрическая регистрация эмиссионных спектров на основе приборов с зарядовой связью // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 6. С. 26.
  19. Гольдфарб В.М., Ильина Е.В. О зависимости интенсивности спектральных линий от состава плазмы дуги постоянного тока / Прикладная спектроскопия. М.: Наука, 1969. Т. 1. С. 172.
  20. Зильберштейн Х.И. Спектральный анализ чистых веществ. Л.: Химия, 1971. С. 105.
  21. Зайдель А.Н., Калитеевский Н.И., Липис Л.В., Чайка М.П. Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов. М.: Физматгиз, 1960. 686 с.
  22. Экспериандова Л.П., Беликов К.Н., Химченко С.В., Бланк Т.А. Еще раз о пределах обнаружения и определения // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 3. С. 229. (Eksperiandova L.P., Belikov K.N., Khimchenko S.V., Blank T.A. Once again about determination and detection limits // J. Anal. Chem. 2010. V. 65. № 3. P. 223.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Evaporation curves of hard-to-volatile (a) W and (b) Zr from graphite powder without additives (1) and in the presence of additives: 2 - 5 wt% ZnF2, 3 - 10 wt% AlF3, 4 - 10 wt% SrF2.

Download (61KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Evaporation curves of mean volatile (a) Co and (b) Si from graphite powder without additives (1) and in the presence of additives: 2 - 5 wt% ZnF2, 3 - 10 wt% AlF3, 4 - 10 wt% SrF2.

Download (61KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Evaporation curves of (a) Zr and (b) Fe from graphite powder without additives (1) and in the presence of additives: 2 - 5 wt% ZnF2, 3 - 4 wt% NaCl.

Download (51KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparative evaporation curves of molybdenum from the arc electrode crater in the form of (1) oxide and (2) carbide (a) without additive and (b) with the addition of 5 wt% ZnF2.

Download (47KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences