Файл: Ядернофизические методы анализа и контроля технологических процессов [сборник статей]..pdf

УДК 539.106;553.81

К. П. Аргунов, Д. С. Гафитуллина, М. Р. Мирзаев, А. А. Хайдаров

НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ТИТАНА И НИКЕЛЯ В КРИСТАЛЛАХ АЛМАЗА

Примеси химических элементов в природных алмазах обуслов­ ливают различие физико-механических и абразивных свойств этих

позволяя определить титан без существенных помех. На рисунке показаны спектры у-излучения активированного алмаза, измерен­ ные спустя 3 суток после облучения.

Расчет содержания титана из-за близости энергии 48Sc (£'=1,03,

90

тически не может быть разрешен на общем спектре.

Вследствие этого содержание Ni в кристаллах нами определя­ лось по реакции 58Ni (п, р) 58Со.

Для анализа примесей Ti и Ni кристаллы алмаза после хими­

5,34-1012 нейтр/см2-сек в течение 20 час. После облучения кристал­ лы выдерживались 3 суток для спада активностей 24Na, 56Мп, 27А1 и др. Затем измерялись спектры 48Sc и 58Со. Результаты измерений приведены в таблице.

УДК 549.211:543.53

К- П. Аргунов, 3. В. Бартошинский, Д. С. Гафитуллина, В. И. Коптиль, Р. М. Мирзаев

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ АЛМАЗОВ ИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯКУТИИ

Состав микропримесей в алмазах месторождений Якутии к на­ стоящему времени изучен весьма слабо, поскольку выполнение соответствующих исследований было сопряжено с полным уничто­ жением дорогостоящих объектов. Благодаря внедрению в практи­ ку минералогических исследований высокочувствительных методов нейтронно-активационного анализа, не требующих уничтожения изучаемых кристаллов, выявление характера микропримесей в ал­ мазах стало более доступным [1—6 и 8— 10].

Мы попытались обнаружить закономерности в содержании примесей в алмазах месторождений Якутии с различной морфоло­ гией кристаллов. Для этой цели специальная серия кристаллов из различных месторождений после тщательной очистки от случайных загрязнений была подвергнута нейтронно-активационному анализу

91

по методике, описанной в [6, 7, 8]. Для 70 кристаллов определены содержания следующих элементов: Al, Si, Со, Cr, Си, Mn, Na.

Содержание примесей в кристаллах варьирует в весьма широ­ ких пределах. Максимальные количества—в карбонадо, алмазах кубического габитуса и дымчато-бурых плоскогранных октаэдрах с оранжевой фотолюминесценцией. В результате сжигания в струе кислорода одного из образцов смоляно-черного карбонадо из Яку­ тии констатирован выход золы в количестве 2,6 % розового цвета. В ее составе полуколичественным спектральным анализом, выявле­ ны Fe, Si, Al, Mg, Ca, Na, K, Ni, Co, Cr и Си; у первых трех самая высокая концентрация*.

Из элементов, обнаруженных в алмазах, наиболее широко рас­ пространен Si, за которым следуют в порядке уменьшения кон­ центрации Al, Mn, Na, Си, Со и Сг. Как и следовало ожидать, максимальные содержания этих элементов обнаружены в образце карбонадо.

Максимальные флуктуации в содержании кремния наблюдают­ ся в октаэдрах с занозистой штриховкой, кристаллах с параллель­ ной штриховкой и октаэдрах с включениями алмаза; у отдельных образцов перечисленных категорий алмазов одновременно кон­ статированы наиболее низкие концентрации кремния.

Наиболее широко содержание алюминия (от двух до трех по­ рядков) колеблется в плоскогранных октаэдрах с розетками гра­ фита, октаэдрах с полицентрически растущими гранями и алмазах с блоковой скульптурой. У других разновидностей алмазов преде­ лы колебаний в содержании алюминия заметно уже, чем кремния, и не превышают одного порядка.

Еще уже пределы колебаний в содержании марганца, которые максимальны (немногим более двух порядков) у нелюминесцирующих в ультрафиолетовых лучах плоскогранных октаэдров и окта­ эдров с занозистой штриховкой; максимальное содержание элемен­ та отмечается у дымчатых алмазов кубического габитуса.

Колебания в концентрации натрия лишь у скрытоламинарных додекаэдроидов достигают двух порядков: самое низкое его содер­ жание, по всей видимости, — у густоокрашенных кубов и плоско­ гранных октаэдров с включениями графита.

Пределы флуктуаций в содержании меди редко превышают два порядка; максимальная ее концентрация установлена в одном из плоскогранных октаэдров с розеткой графита и у дымчатого инди­ вида кубического габитуса.

Наименьшие пределы колебаний в содержании примеси у од­ ной и той же категории кристаллов, не достигающие двух поряд­ ков, отмечены для кобальта (если не принимать во внимание один из кристаллов с блоковой скульптурой, в котором примеси ко­ бальта не обнаружено). Максимальное его содержание, за исклю­

* Выполнено Д. Шабо.

92

чением карбонадо, констатировано у двух кристаллов кубического габитуса и в одном из шпинелевых плоскогранных октаэдров.

Наиболее обширные пределы колебаний характерны для хрома. Максимальные его концентрации зафиксированы у одного из плос­ когранных октаэдров, в ромбододекаэдре с занозистой штрихов­ кой и в двух индивидах кубического габитуса; в последнем повы­ шенное содержание хрома сопряжено с относительно высокой кон­ центрацией кобальта.

Треугольной формы шпинелевые двойники плоскогранных окта­ эдров разной массы — 43, 77, 173, 516 мг — содержат разное коли­ чество примесей. Для двух кристаллов, отношение масс которых составляет 516 мг/43 м г= 12 : 1, отношение суммарных масс приме­ сей, а также масс отдельных микропримесей резко отличается от

А1 внедряется в кристаллы относительно плохо.

Врезультате обработки полученных данных сделаны следую­ щие предварительные выводы:

общее содержание примесей возрастает в направлении окта­ эдр — ромбододекаэдр — куб — карбонадо;

уоктаэдров с полицентрически растущими гранями содержания микропримесей Си, Мп, Со и Сг заметно отличаются для разных месторождений;

Вединичных случаях в группах кристаллов (происходящих из одного месторождения) с одинаковыми морфологическими особен­ ностями и люминесцентными свойствами выявлена тенденция к увеличению общей концентрации примесей с увеличением размера индивидов.

На базе полученных материалов судить о структурной пози­ ции обнаруженных элементов-примесей' в решетке алмаза не пред­

ставляется возможным. По всей вероятности, большинство приме­ сей входит в состав мельчайших включений, захваченных алмазом в процессе его роста; справедливость такой точки зрения подтвер­ ждается тем, что в пределах одной и той же категории кристаллов концентрация любого из элементов-примесей весьма существенно колеблется.

93