Способ определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при определении фазового состава нанопорошков из оксида иттрия. В способе определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах для определения степени поглощения излучения в диапазоне длин волн 200-1100 нм изготовлены образцы из нанопорошка оксида иттрия в моноклинной и кубической фазах круглой формы диаметром 15 мм и толщиной 200÷600 мкм путем прессования под давлением 50-150 МПа без добавок. Максимум самой интенсивной полосы поглощения иона неодима Nd3+ в моноклинной фазе оксида иттрия смещен на 0,5 нм относительно кубической фазы. Изобретение позволяет выявить моноклинную фазу оксида иттрия в нанопорошке. 3 ил.

 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при определении фазового состава нанопорошков из оксида иттрия, содержащих ионы неодима Nd3+ или другие редкоземельные элементы.

При спекании оптической керамики из нанопорошка оксида иттрия, полученного лазерным испарением [Osipov V.V., Platonov V.V., Lisenkov V.V. et al. // Phys. Status Solidi. 2013. C. 10. №6. P. 926], формируются прозрачные образцы с неоднородностями. Была предложена идея о присутствии в керамике так называемых «реликтных остатков» в небольшом количестве оксида иттрия в моноклинной фазе наряду с кубической, которые предположительно являются причиной этих неоднородностей. Для определения их оптическим методом поглощения в образцах керамики надо было сравнить спектры поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в моноклинной и кубической фазах. Но в литературе мы не нашли сведений о спектрах пропускании и эмиссии ионов неодима Nd3+ или других редкоземельных ионов в оксиде иттрия в моноклинной фазе. Поэтому нами предложен способ определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах. Обычно для данной цели используется рентгенофазовый анализ (РФА). Однако он требует больших затрат времени и дорогостоящего оборудования и специальных мер защиты от вредного ионизирующего излучения. В данной заявке предлагается обнаружение моноклинной фазы методом поглощения в ИК-области спектра. Этот метод является более чувствительным. Спектры поглощения ионы неодима Nd3+ в оксиде иттрия в кубической и моноклинной фазах заметно отличаются и разрешаются обычным спектрофотометром. Задачей данного изобретения является разработка способа определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах.

Оптические способы анализа веществ в настоящее время широко распространены, достаточно подробно описаны в научной литературе и авторизованы во многих патентах [№2064714 РФ от 14.07.1992; №2370752 РФ от 22.08.2008; №2064714 РФ от 14.07.1992 и др.]. К заявляемому изобретению нами выбраны следующие аналоги, представленные ниже.

Применение ИК-спектроскопии для экспресс-способа определения качества лекарственного сырья описано в патенте [Патент на изобретение №2493555 РФ от 21.05.2012]. Способ включает изготовление образцов из лекарственных растений. Полученный образец помещают в прибор и снимают ИК-спектр на Фурье-ИК спектрометре, идентифицируют значения характеристических частот ИК-спектра, соответствующих химическому составу образца, и определяют подлинность лекарственного растительного сырья по табличным спектральным данным для эталонных образцов лекарственного сырья. По наличию функциональных групп в образце, не свойственных химическому составу лекарственных растений и появившихся в результате антропогенного загрязнения, определяют безопасность и качество лекарственного растительного сырья. Однако в этой работе используется поглощение излучения с целью нахождения примесей, но не для выявления фазового состава исследуемого образца.

Способ определения концентрации легирующей примеси в ультрадисперсионном порошке в виде прессованной таблетки приведен в патенте на изобретение №2001115703/28 от 29.09.1999 US. Способ основан на применении рентгеновского излучения, а не излучения в видимом и инфракрасном диапазоне длин волн.

Прототипом настоящего изобретения является способ определения фазового состава образцов с использованием рентгеновского излучения, описанный в [Л.М. Ковба, В.К. Трунов / Рентгенофазовый анализ / Изд. второе, дополненное и переработанное / Издательство МГУ, 1976, стр. 183]. Однако он требует больших затрат времени и характеризуется высоким (более 3%) порогом обнаружения моноклинной фазы на фоне кубической. Главный недостаток - опасность работы с рентгеновским излучением. Работают с этими приборами в специально оборудованном помещении. В связи с этим стоимость анализов достаточно велика. Кроме того, невысока чувствительность определения, используют этот метод, в основном, для анализа достаточно больших концентраций.

Технической задачей является подбор условий и параметров для изготовления образцов из оксида иттрия и снятия спектров поглощения образцов с неодимом (или другими редкоземельными элементами) как в моноклинной, так и в кубической фазах в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне длин волн.

Для решения поставленной задачи предлагается способ, в котором оптическое излучение выбирается в диапазоне длин волн 200-1100 нм, направляется на образцы, изготовленные специальном образом с целью определения степени поглощения образцов, которая разная у моноклинной и кубической фаз.

Суть способа заключается в следующем. Для определения степени поглощения излучения изготавливаются образцы из нанопорошка оксида иттрия в моноклинной и кубической фазах в виде таблетки круглой формы диаметром 15 мм и толщиной 200÷600 мкм путем прессования под давлением 50-150 МПа без каких-либо добавок. Образцы толщиной меньше 200 мкм механически непрочные и меньше поглощают излучение, что затрудняет измерение спектра поглощения. А образцы толщиной более 600 мкм практически непрозрачны, так как практически все излучение поглощается материалом образца. Аналогично, нижний предел давления прессования 50 МПа обусловлен слабым поглощением образцов, изготовленных при таком давлении, а верхний предел 150 МПа - хрупкостью образцов. Диаметр образца, равный 15 мм, принципиального значения не имеет и выбран для удобства анализа. Так как большая часть полос поглощения трехвалентного положительного иона неодима или других редкоземельных элементов расположена в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра, то нами выбран диапазон длин волн 200-1100 нм.

Для регистрации спектра нанопорошка кубической α-фазы, прессованный моноклинный порошок предварительно подвергался термическому отжигу при 900°C в течение 3-х часов. После этой процедуры нанопорошок переходил в кубическую α-фазу с параметром кристаллической решетки α0=1.0591 нм и рентгеновской плотностью ρc=5,05 г/см3. Затем изготовленные образцы просвечивались излучением длиной волны в диапазоне 200-1100 нм.

Для проверки правильности анализа способом определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ в нанокристаллитах проводился рентгенофазовый анализ нанопорошков с разным содержанием моноклинной и кубической фазы на дифрактометре D8 Discover в медном излучении с графитовым монохроматором на дифрагированном луче.

Отличиями заявляемого изобретения от прототипа являются: применяется излучение в диапазоне длин волн 200-1100 нм, вместо 0,1-10 нм; фазовый состав определяется посредством поглощения излучения исследуемым веществом вместо его рассеяния; излучение в диапазоне длин волн 200-1100 нм не оказывает вредного воздействия на организм человека, как электромагнитное излучение длиной волны 0,1-10 нм; применяется стандартный спектрофотометр, например ShimadzuUV-1700, который по стоимости в десятки раз меньше, чем установка для рентгенофазового анализа. Время измерения спектра поглощения в пределах 816-824 нм составляет не более 2 минут. Все работы по измерению спектра предлагаемым способом проводятся в необорудованном помещении и без защитных пластин из свинца или из других материалов.

Сущность заявляемого изобретения поясняется блок-схемой (фиг. 1) и графиками (фиг. 2), (фиг. 3).

Излучение от источника (1) проходит через образец (2) и регистрируется приемником излучения (3). Далее, изменение сигнала в зависимости интенсивности излучения от длины волны регистрируется спектрофотометром. Спектры поглощения были получены при помощи спектрофотометра ShimadzuUV-1700 в диапазоне 200-1100 нм с шагом сканирования 0,1 нм.

Результаты измерений приведены на фиг. 2 и 3. На фиг. 2 приведена зависимость спектра пропускания моноклинного образца от длины волны в диапазоне 500-1050 нм. А на фиг. 3, для сравнения, показаны спектры поглощения образцов в кубической и моноклинной фазах. Из графиков видно, что максимум полосы поглощения иона неодима Nd3+ в моноклинной фазе смещен на 0,5 нм относительно кубической. Корректность этих результатов в диапазоне 3-8% содержания моноклинной фазы проверены рентгенофазовым анализом.

Таким образом, заявляемое изобретение позволило выявить моноклинную фазу оксида иттрия в нанопорошке посредством измерения смещения полос поглощения ионов Nd3+. Выявленный спектр полос поглощения трехвалентного положительного иона неодима в нанопорошке из оксида иттрия моноклинной фазы позволяет обнаружить эту фазу и в оптической керамике. Заявляемый способ может быть применен для качественного определения моноклинной фазы не только в оксиде иттрия, но и других соединениях в данной фазе. При этом в качестве поглощающего элемента можно допировать в исследуемое соединение не только неодим, но и остальные редкоземельные элементы. Например, предлагаемый способ нами был опробован на гадолинии и иттербии.

Способ определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах оксида иттрия при пропускании через образец излучения, отличающийся тем, что используется излучение в диапазоне длин волн 200-1100 нм, проходящее через образец толщиной 200-600 мкм, изготовленный путем прессования нанопорошка под давлением 50-150 МПа, позволяющее определить наличие кубической и моноклинной фаз оксида иттрия в образце и фиксировать смещение полос в спектре поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов моноклинной фазы оксида иттрия относительно кубической.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении спазеров, плазмонных нанолазеров, при флуоресцентном анализе нуклеиновых кислот, высокочувствительном обнаружении ДНК, фотометрическом определении метиламина.

Изобретение относится к системам для контроля пара и определения распределения размеров капель. Способ определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины, включает излучение оптическим датчиком (52, 54) множества длин волн через влажный пар, измерение с помощью оптического датчика (52, 54) интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, пропускаемых через влажный пар, определение вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн, последовательное применение масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей, расчет подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей, определение минимальной разности из указанного множества разностей, определение распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности, и определение качества пара на основе распределения размера капель.

Способ возбуждения и регистрации оптических фононов включает в себя нанесение на острие иглы кантилевера АСМ слой активного материала. В нём производят возбуждение активирующим импульсом фемтосекундного лазера оптических фононов.

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга природной среды и касается способа определения объема выбросов в атмосферу от природных пожаров. Способ включает синхронную съемку поверхности установленными на космическом носителе цифровой видеокамерой и гиперспектрометром, выделение методами пространственного дифференцирования функции яркости видеоизображения контура пожара, калибровку яркости пикселей внутри контура, расчет по измерениям гиперспектрометра концентрации вредных выбросов от пожара по эталонному затуханию дважды прошедшего атмосферу светового луча в полосе поглощения кислорода 761…767 нм и его затуханию в видимом диапазоне.

Изобретение относится к способу измерения концентрации урана в водном растворе, включающему в себя следующие последовательные этапы: a) электрохимическое восстановление до валентности IV урана, присутствующего в водном растворе с валентностью выше IV, причем это восстановление осуществляют при pH<2 путем пропускания электрического тока в раствор; b) измерение оптической плотности раствора, полученного по завершении этапа a), на выбранной длине волны между 640 и 660 нм, а предпочтительно - 652 нм; и c) определение концентрации урана в водном растворе путем выведения концентрации урана валентности (IV), присутствующего в водном растворе, полученном по завершении этапа a), из результата измерения оптической плотности, полученного на этапе b).

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к спектральному абсорбционному анализу с дифференциальной схемой измерения концентрации паров ртути и паров бензола.

Изобретение относится к медицине и описывает способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном. Способ характеризуется проведением ионометрии, титрометрии и спектрофотометрии, при этом ионометрические исследования проводят с использованием различных концентраций лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации идентифицируемого вещества в каждом последующем растворе кратно по сравнению с предыдущим, титрометрические зависимости измеряют в различных концентрациях идентифицируемого лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации в каждом последующем титруемом растворе ниже, чем в предыдущем, в кратное число раз, титрующий раствор вводят равномерно в течение всего процесса титрования, дополнительное измерение спектрофотометрических зависимостей проводят не менее чем в двух разных концентрациях: насыщенного раствора и разбавленного в 10-20 раз, а измерения спектрофотометрических зависимостей проводят в двух растворителях: бидистиллированной воде и ином растворителе из ряда спиртов.

Изобретение относится к экспертизе документов и может быть использовано в судебно-экспертной, криминалистической и судебной практике при технической экспертизе определения истинного времени выполнения реквизитов документов, выполненных пастами шариковых ручек, чернилами для капиллярных, гелевых, перьевых, «роллерного» типа ручек, чернилами для фломастеров и принтеров струйного типа, красящими веществами принтеров матричного типа, пишущих машин, а также оттисков печатей (штампов) и других материалов письма.

Изобретение относится к аналитическим системам автоматического измерения концентрации ртути и может быть использовано для мониторинга промышленной и сточной воды и дымовых газов.
Изобретение относится к медицине, в частности к функциональной диагностике в кардиологии, и может быть использовано для диагностики заболевания миокарда, обусловленного хронической сердечной недостаточностью, или ишемической болезнью, или пороками сердца.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения оптических свойств наночастиц. Измерения проводят с использованием фотометрического шара.

Настоящее изобретение относится к составу композиционного смазочного материала на базе масла МС-20, являющегося смазочной основой, и дисперсной присадки, при этом в качестве данной присадки используют продукт, представляющий собой нанодисперсные частицы диселенида вольфрама пластинчатой формы размером 60×5 нм, полученные методом газофазного синтеза, формула которых WSe2, где W - вольфрам, Se - селен; в данном масле концентрация нанодисперсных частиц составляет 0,5-4% по массе.

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к установлению зависимости поверхностного натяжения двухкомпонентной наночастицы сферической формы, находящейся в собственной двухкомпонентной матрице в зависимости от радиуса наночастицы и состава матрицы и наночастицы.

Настоящее изобретение относится к области биоаналитических исследований и представляет собой способ анализа цитохрома С в интактных митохондриях с помощью спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР), включающий подготовку митохондрий и их нанесение на подложку на основе диэлектрического химически инертного материала с наноструктурированным покрытием толщиной 1-10 мкм в виде кольцевых наноструктур серебра, при этом ободки серебряных колец состоят из сообщающихся друг с другом пористых агрегатов серебра, на поверхности которых расположены округлые наночастицы серебра размером 2-90 нм, с последующей иммобилизацией митохондрий на данные наноструктурированные покрытия, детектирование спектров ГКР с последующей расшифровкой характеристических колебаний анализируемой пробы спектров ГКР с использованием стандартного программного обеспечения.

Флэш элемент памяти электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства предназначен для хранения информации при отключенном питании. На полупроводниковой подложке с истоком и стоком между последними выполнены туннельный слой, дополнительный туннельный слой, запоминающий слой, блокирующий слой и затвор.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ измерения дисперсии распределения магнитных моментов наночастиц в магнитной жидкости и предназначено для контроля магнитных жидкостей, когда требуется малая дисперсия магнитных моментов наночастиц.

Изобретение относится к области инкапсуляции. Описан способ получения нанокапсул антибиотиков - цефтриаксона или цефотаксима.

Настоящее изобретение относится к добавке к смазочным маслам и пластичным смазкам, включающей диоксид кремния, углерод, при этом в качестве углерода она содержит углерод синтетический с «луковицеобразной» структурой наночастиц и средним размером частиц 30 нм, диоксид кремния со средним размером частиц 10 нм при следующем соотношении компонентов, % мас: диоксид кремния 99,0-99,9; углерод синтетический 0,1-1,0.

Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для бесконтактного манипулирования, концентрирования и сортировки бактериальных клеток E.coli и/или диамагнитных микрочастиц в микрофлюидных системах.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения карбоновых кислот в водных растворах глиоксаля. В процессе синтеза глиоксаля образуются примеси гликолевой и глиоксалевой кислот, которые мешают дальнейшему его использованию, так как наряду с последним вступают в реакции конденсации, сильно загрязняя продукты на основе глиоксаля.

Изобретение относится к области фундаментальной физики и может быть использовано при исследовании теплофизических свойств сверхтекучих квантовых жидкостей. Платина-платинородиевые термопары 1 и 2 погружают в расплав чистого борного ангидрида 5. Измеряют температуру нанометрового слоя сверхтекучей части расплава борного ангидрида 5 на поверхности горячего спая 3 термопар 1 и 2. Изобретение позволяет получить изотермическое состояние поверхностного слоя сверхтекучей части квантовой жидкости при наличии температурного градиента. 2 ил.

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при определении фазового состава нанопорошков из оксида иттрия. В способе определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах для определения степени поглощения излучения в диапазоне длин волн 200-1100 нм изготовлены образцы из нанопорошка оксида иттрия в моноклинной и кубической фазах круглой формы диаметром 15 мм и толщиной 200÷600 мкм путем прессования под давлением 50-150 МПа без добавок. Максимум самой интенсивной полосы поглощения иона неодима Nd3+ в моноклинной фазе оксида иттрия смещен на 0,5 нм относительно кубической фазы. Изобретение позволяет выявить моноклинную фазу оксида иттрия в нанопорошке. 3 ил.

Наверх