Analysis of apatite

Význam tématu

Apatit je klíčovým minerálem pro výrobu fosfátových hnojiv a drahých kamenů. V zemědělství zajišťuje zdroj fosforu, který je nezbytný pro růst plodin. Rychlá a přesná analýza apatitu proto umožňuje optimalizovat proces výroby hnojiv, minimalizovat odchylky ve složení a zajistit konzistentní kvalitu produktu.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace poznámky bylo předvést možnosti sekvenční vlnově disperzní rentgenové fluorescenční (WDXRF) spektrometrie ARL PERFORM’X při analýze osmiprocentních prvků v matrici apatitu. Studie demonstruje rychlost provedení měření, přesnost kalibračních křivek a dlouhodobou stabilitu výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Vyhodnocení probíhalo na přístroji ThermoScientific ARL PERFORM’X Sequential XRF Spectrometer (4200 W). Klíčové komponenty:

• 5GN+ Rh rentgenka s 50 μm Be okénkem a nízkoproudovou katodou pro stabilní výkon
• 6 primárních filtrů, 4 kolimátory a až 9 difrakčních krystalů
• Dva detektory a helium purge pro analýzu lehkých prvků
• Bezpečnostní LoadSafe design: rozpoznání kapalných vzorků, automatické vysunutí vzorku při příliš dlouhé expozici
• Heliový šieber pro ochranu goniometru v tekuté analýze

Vzorky apatitu byly měřeny jako sypký prášek, přepresované pelety nebo lithná tavenina.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace byla prováděna na standardech s certifikovaným obsahem Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, K₂O, Na₂O, P₂O₅, SiO₂ a TiO₂. Rozsahy koncentrací se pohybovaly např. pro CaO od 5,1 do 60 % a pro SiO₂ od 1,5 do 40 %. Relativní standardní odchylky (RSD) všech prvků zůstaly níže než 0,15 %.
Test stability po dobu 12 hodin (měření jednou za hodinu) vykázal standardní odchylky nižší než 0,03 % pro většinu prvků, což potvrzuje vynikající přístrojovou stabilitu při krátkém i dlouhodobém provozu.
Pro situace, kdy chybí vhodné standardy, byla demonstrována standardless analýza pomocí softwaru UniQuant s tovární kalibrací na 64 čistých elementech pro až 79 prvků.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost analýzy: osm prvků za méně než 2 minuty
• Minimální příprava vzorku ve srovnání s mokrými metodami (ICP, AA)
• Vysoká přesnost a reprodukovatelnost díky stabilní rentgence a pokročilým korekcím
• Možnost přímé analýzy prášků, pelet nebo tavenin
• Flexibilita: kompatibilita se standardless softwarem zvyšuje všestrannost

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření automatizace přípravy vzorků a integrace pokročilých algoritmů strojového učení pro korekci maticových efektů. Dále se rozvíjí miniaturizace detekčních systémů a aplikace v oblasti sledování prostředí, geologického průzkumu či biomedicalních analýz, kde oceníme rychlou a bezkontaktní analýzu víceprvkových vzorků.

Závěr

Studie prokázala, že ARL PERFORM’X Sequential XRF spektrometr umožňuje rychlou, přesnou a stabilní analýzu apatitu bez složitého rozpuštění vzorku. Díky nízkým hodnotám RSD a možnosti standardless měření je metoda ideální pro rutinní kontrolu kvality ve výrobě hnojiv i pro výzkumné účely.

Reference

• Thermo Fisher Scientific Inc. Application Note AN41659 (2025).