zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-4-463-469zhps-1084Research ArticleСтатьиБезэталонное ЛИЭС-определение отношения Mn/Fe в железомарганцевых конкрециях с использованием портативного твердотельного лазера с диодной накачкойCalibration Free LIBS for the Determination of Mn/Fe Ratio in Ferromanganese Nodules with Portable Diode Pumped Solid State LaserАхметжановТ. Ф.AkhmetzhanovT. F.

Москва

Moscow

ДроздоваА. Н.DrozdovaA. N.

Москва

Moscow

ПоповА. М.PopovA. M.

Москва

Moscow

popov@laser.chem.msu.ruМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваLomonosov Moscow State UniversityИнститут океанологии им. П. П. Ширшова Российской АНP. P. Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences202226072022894463469Copyright © Ахметжанов Т.Ф., Дроздова А.Н., Попов А.М., 20222022Ахметжанов Т.Ф., Дроздова А.Н., Попов А.М.Akhmetzhanov T.F., Drozdova A.N., Popov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1084

Отношение Mn/Fe, служащее маркером содержания редкоземельных элементов и элементов платиновой группы в железомарганцевых конкрециях, определено в образцах, отобранных в ходе экспедиций в Карское море и море Лаптевых, а также в наборе стандартных образцов (ООПЕ 601—604). Анализ проведен методом лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии без построения градуировочного графика, основанном на использовании только параметров плазмы и интенсивностей аналитических линий марганца и железа (Mn I 542.04 нм и Fe I 539.71 нм). Температура плазмы определена по графику Больцмана, ее электронная плотность — по штарковскому уширению линии Fe I 538.34 нм. Показана возможность определения отношения Mn/Fe в диапазоне от 0.2 до 4.2 в конкрециях различного географического происхождения. Достигнут высокий коэффициент линейной детерминации (R2 = 0.938) и пропорциональности между результатами лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии и атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой (1:0.99).

The Mn/Fe ratio, which serves as a marker of the content of rare earth elements and the platinum group elements in ferromanganese nodules, was determined in samples taken during expeditions to the Kara Sea and the Laptev Sea, as well as in a set of certified reference materials (ОOPE 601—604). The analysis was carried out by calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy, based on the use of plasma parameters and intensities of analytical lines of manganese and iron (Mn I 542.04 nm and Fe I 539.71 nm). Boltzmann plot was used to determine the plasma temperature and Stark broadening of Fe I line 538.34 nm was used to determine electron density. We have shown the possibility of determining the Mn/Fe ratio in range from 0.2 to 4.2 in ferromanganese nodules of various geographic origin. A high coefficient of linear determination (R2 = 0.938) and proportionality between the results of calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (1:0.99) were achieved.

лазерно-искровая эмиссионная спектроскопияжелезомарганцевые конкрецииатомно-эмиссионный анализ с индуктивно-связанной плазмойlaser-induced breakdown spectroscopyferromanganese nodulesinductively coupled plasma atomic emission spectrometryРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 19-33-90242).ReferencesD. S. Cronan. Marine Manganese Deposits, Elsevier, Amsterdam (1977) 11—44D. S. Cronan. Marine Manganese Deposits, Elsevier, Amsterdam (1977) 11—44T. Kuhn, A. V. Wegorzewski, C. Rühlemann, A. Vink. In: Deep-Sea Mining: Resource Potential, Technical and Environmental Considerations, Springer International Publishing, Cham (2017) 23—63T. Kuhn, A. V. Wegorzewski, C. Rühlemann, A. Vink. In: Deep-Sea Mining: Resource Potential, Technical and Environmental Considerations, Springer International Publishing, Cham (2017) 23—63M. Bau, K. Schmidt, A. Koschinsky, J. Hein, T. Kuhn, A. Usui. Chem. Geol., 381 (2014) 1—9M. Bau, K. Schmidt, A. Koschinsky, J. Hein, T. Kuhn, A. Usui. Chem. Geol., 381 (2014) 1—9V. D. Strakhovenko, S. I. Shkol’nik, I. V. Danilenko. Russ. Geol. Geophys., 59 (2018) 123—134V. D. Strakhovenko, S. I. Shkol’nik, I. V. Danilenko. Russ. Geol. Geophys., 59 (2018) 123—134A. V. Dubinin, E. D. Berezhnaya. Geochem. Int., 59 (2021) 39—55A. V. Dubinin, E. D. Berezhnaya. Geochem. Int., 59 (2021) 39—55Y. Liu, D. Xue, W. Li, C. Li. J. Anal. At. Spectrom., 35 (2020) 2156—2164Y. Liu, D. Xue, W. Li, C. Li. J. Anal. At. Spectrom., 35 (2020) 2156—2164S. K. Pradhan, B. Ambade. J. Anal. At. Spectrom., 35 (2020) 1395—1404S. K. Pradhan, B. Ambade. J. Anal. At. Spectrom., 35 (2020) 1395—1404T. A. Labutin, A. M. Popov, S. M. Zaytsev, I. A. Cal’ko, N. B. Zorov. Opt. and Spectrosc., 121 (2016) 339—342T. A. Labutin, A. M. Popov, S. M. Zaytsev, I. A. Cal’ko, N. B. Zorov. Opt. and Spectrosc., 121 (2016) 339—342A. M. Popov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, I. V. Seliverstova, N. B. Zorov, I. A. Kal’ko, Y. N. Sidorina, I. A. Bugaev, Y. N. Nikolaev. J. Anal. At. Spectrom., 29 (2014) 1925—1933A. M. Popov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, I. V. Seliverstova, N. B. Zorov, I. A. Kal’ko, Y. N. Sidorina, I. A. Bugaev, Y. N. Nikolaev. J. Anal. At. Spectrom., 29 (2014) 1925—1933R. Barbini, F. Colao, V. Lazic, R. Fantoni, A. Palucci, M. Angelone. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 57 (2002) 1203—1218R. Barbini, F. Colao, V. Lazic, R. Fantoni, A. Palucci, M. Angelone. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 57 (2002) 1203—1218A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, E. Tognoni. Appl. Spectrosc., 53 (1999) 960—964A. Ciucci, M. Corsi, V. Palleschi, S. Rastelli, A. Salvetti, E. Tognoni. Appl. Spectrosc., 53 (1999) 960—964G. Cristoforetti, A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, S. Legnaioli, E. Tognoni, V. Palleschi, N. Omenetto. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65 (2010) 86—95G. Cristoforetti, A. De Giacomo, M. Dell’Aglio, S. Legnaioli, E. Tognoni, V. Palleschi, N. Omenetto. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 65 (2010) 86—95T. F. Akhmetzanov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, A. N. Drozdova, A. M. Popov. Opt. and Spectrosc., 126 (2019) 316—320T. F. Akhmetzanov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, A. N. Drozdova, A. M. Popov. Opt. and Spectrosc., 126 (2019) 316—320M. Hoehse, I. Gornushkin, S. Merk, U. Panne. J. Anal. At. Spectrom., 26 (2011) 414—424M. Hoehse, I. Gornushkin, S. Merk, U. Panne. J. Anal. At. Spectrom., 26 (2011) 414—424S. M. Zaytsev, A. M. Popov, N. B. Zorov, T. A. Labutin. J. Instrum., 9 (2014) P06010S. M. Zaytsev, A. M. Popov, N. B. Zorov, T. A. Labutin. J. Instrum., 9 (2014) P06010N. A. Shulga, A. N. Drozdova, V. I. Peresypkin. Dokl. Earth Sci., 472 (2017) 237—240N. A. Shulga, A. N. Drozdova, V. I. Peresypkin. Dokl. Earth Sci., 472 (2017) 237—240M. E. Zelenski, T. P. Fischer, J. M. de Moor, B. Marty, L. Zimmermann, D. Ayalew, A. N. Nekrasov, V. K. Karandashev. Chem. Geol., 357 (2013) 95—116M. E. Zelenski, T. P. Fischer, J. M. de Moor, B. Marty, L. Zimmermann, D. Ayalew, A. N. Nekrasov, V. K. Karandashev. Chem. Geol., 357 (2013) 95—116A. M. Popov, T. F. Akhmetzhanov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, N. B. Zorov, N. V. Chekalin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 125 (2016) 43—51A. M. Popov, T. F. Akhmetzhanov, T. A. Labutin, S. M. Zaytsev, N. B. Zorov, N. V. Chekalin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 125 (2016) 43—51J. Bengoechea, C. Aragón, J. A. Aguilera. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 60 (2005) 897—904J. Bengoechea, C. Aragón, J. A. Aguilera. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 60 (2005) 897—904N. Konjević. Phys. Rep., 316 (1999) 339—401N. Konjević. Phys. Rep., 316 (1999) 339—401J. Kramida, A. Ralchenko, Yu. Reader. Natl. Inst. Stand. Technol. Gaithersburg, MD [Online] (2015), http://physics.nist.gov/asdJ. Kramida, A. Ralchenko, Yu. Reader. Natl. Inst. Stand. Technol. Gaithersburg, MD [Online] (2015), http://physics.nist.gov/asdR. L. Kurucz. At. Line List (1995). Электронный ресурс. Режим доступа: https://www.cfa.harvard.edu/amp/ampdata/kurucz23/sekur.htmlR. L. Kurucz. At. Line List (1995). Электронный ресурс. Режим доступа: https://www.cfa.harvard.edu/amp/ampdata/kurucz23/sekur.htmlE. Tognoni, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, M. Mueller, U. Panne, I. Gornushkin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 62 (2007) 1287—1302E. Tognoni, G. Cristoforetti, S. Legnaioli, V. Palleschi, A. Salvetti, M. Mueller, U. Panne, I. Gornushkin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 62 (2007) 1287—1302A. M. Popov, S. M. Zaytsev, I. V. Seliverstova, A. S. Zakuskin, T. A. Labutin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 148 (2018) 205—210A. M. Popov, S. M. Zaytsev, I. V. Seliverstova, A. S. Zakuskin, T. A. Labutin. Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc., 148 (2018) 205—210

The authors declare that there are no conflicts of interest present.