Mineralogian laboratorion toimintakäsikirja
Mineralogianlaboratoriontoimintakäsikirja Mineralogylaboratorymanual 25.2.2015, Pasi Heikkilä Geotieteidenjamaantieteenlaitoksenlaboratoriot Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen laitoksen laboratoriot on jaettu Ympäristölaboratorioihin, Mineralogian laboratorioihin ja Isotooppilaboratorioihin. Ympäristölaboratoriot keskittyvät liuosanalytiikkaan ja niiden toiminnasta vastaa laboratorioinsinööri Juhani Virkanen. Ympäristölaboratorioiden toimintakäsikirja löytyy Geotieteiden ja maantieteen laitoksen kotisivuilta (http://www.helsinki.fi/geo/laitos/toimintakasikirja_labrat.pdf). Mineralogian laboratorioissa tutkitaan kiinteitä maankamaran materiaaleja ja sen toiminnasta vastaa yliopisto-opettaja Pasi Heikkilä. Isotooppilaboratorioissa määritetään etupäässä veden ja karbonaattimineraalien stabiilien isotooppien geokemiaa ja sen toiminnasta vastaa professori Juha Karhu. Tämä dokumentti käsittelee Mineralogian laboratorioiden toimintatapoja ja laatua, ja jatkossa termillä laboratorio viitataan Mineralogian laboratorioihin. Laboratorionhenkilö-jatilaresurssit Laboratorion vakituiseen henkilökuntaan kuuluvat yliopisto-opettaja FM Pasi Heikkilä ja kiillotettujen näytepreparaattien valmistuksesta vastaa laboratorioteknikko Helena Korkka. Elektronimikroanalyysilaboratorion toiminnasta vastaa tohtorikoulutettava Radoslaw Michallik. Tiloihin kuuluu 9 laboratoriota, 2 laboratoriovarastoa, 1 mikroskopointiluokka opetuskäyttöön, 2 näytevarastoa ja 1 välinevarasto. Laboratorion käytettävissä on seuraavat tilat: Laboratoriohuone Käyttötarkoitus B102 Fluidisulkeumalaboratorio ja tutkimusluokan malmi- ja läpivalon polarisaatiomikroskooppi kuvausmahdollisuudella (Thomas Wagner) Laboratoriotila, jossa Malvern raekokoanalysaattori (Seija Kultti) Röntgenanalyysilaboratorio, jossa röntgenpulveridiffraktiolaitteisto (XRD), röntgenfluoresenssianalysaattori (WD-XRF) Mikroskopointihuone, jossa polarisaatiomikroskooppi kuvausmahdollisuudella, sekä useita siitepöly- ja mikrofossiilinäytteiden tutkimusmikroskooppeja Infrapunaspektrometri (FT-IR) Petrografiset polarisaatiomikroskoopit, opetustila B104 B109 B111 Cxxxx Kellarikerroksen tilat: BK114 BK115 BK116 Ohuthielaboratorio Tyhjiöevaporaattori hiili- ja kultapäällystykseen Näytteenkäsittelylaboratorio, jauhatus, sulatus, magneettinen separointi 1 BK117 DK120 DK123 DK124 CK104 Murskauslaboratorio, hydraulipuristin, leukamurskaus Sedimenttilaboratorio, seulonta Väline- ja näytevarasto (tiivishyllyvarasto) Elektronimikroanalysaattori (EPMA) ja elektronimikroskooppi (SEM) Näytevarasto Tilat on jaettu siten, että kellarikerroksessa sijaitsevat kontaminaatiota tuottavat näytteen murskaus- ja esikäsittelytilat. Raskasrakenteisimmista laitteista elektronimikroanalysaattori ja elektronimikroskooppi sijaitsevat varaston DK123 perähuoneessa koska täällä ei ole sähkömagneettista häiriötä toisin kuin monissa Physicumin ensimmäisen kerroksen tiloissa. Valmiiden ohuthieiden, kiillotettujen hieiden ja XRF lastinappien mittaus tapahtuu ensimmäisen kerroksen puhtaammissa laboratoriotiloissa. Ohjeetturvalliseentyöskentelyynlaboratoriossa Tässä dokumentissa on kuvattu turvalliseen työskentelyyn, kaluston pitkäaikaiseen toimintakuntoisuuteen ja hyvään analyysitulosten laatuun tähtäävät toimintatavat Helsingin yliopiston Mineralogian laboratorioissa. Lue tämä dokumentti huolella ennen kuin aloitat työskentelyn Mineralogian laboratorion laitteilla. Tämän lisäksi kaikkien laitteiden käyttö edellyttää henkilökohtaista käyttökoulutusta, jota tarjotaan opiskelijoille kursseilla: 54358 Käytännön XRFanalytiikka (XRF ja näytteenkäsittelylaboratoriot, luennot ja harjoitukset) ja 54063 Mineralogiset tutkimusmenetelmät (XRD ja EPMA, luennot ja harjoitukset). Kivenkäsittelylaboratoriot sijaitsevat Physicumin kellarikerroksessa. Huoneissa käytetään suuritehoisia ja suuria jännitteitä/virtoja käyttäviä työkoneita ja henkilökunta ei päivittäin käy paikalla. Ilmoita aina laboratoriohenkilökunnalle, missä ja milloin aloitat työskentelyn. Henkilökunta varmentaa, että laitteiden turvallinen käyttöopastus on tehty ja seuraa työn etenemistä. HUOM! Ilmoita aina etukäteen laboratoriohenkilökunnalle, kun olet suunnittelemassa näytteenkäsittelyn aloitusta. Tarkista, että laboratoriohenkilökunta tietää mitä olet teossa ja milloin. Työskentely laboratoriotiloissa ei ole sallittua niinä aikoina, kun henkilökunta ei ole paikalla, tietoinen toimistasi ja siitä että perehdytys menetelmien käyttöön itsenäisen työskentelyn mahdollistamalla tasolla. Tarkista myös työtä aloittaessasi että tarvittavat suojalasit, kuulosuojaimet, hengityssuojaimet ja suojavaatetus ovat käytettävissäsi. Laboratoriohenkilökunta: Huone B124 Pasi Heikkilä (pasi.heikkila@helsinki.fi) Huone B126 Juhani Virkanen, Tuija Vaahtojärvi, Hanna Reijola, Helena Korkka 2 Näytteenottojanäytteidenesikäsittely Näytteenotto on suurin yksittäinen analyysitulosten luotettavuuteen vaikuttava tekijä. Tärkeintä on kiinnittää huomiota tutkimukseen valittujen näytteiden edustavuuteen. Jos esimerkiksi halutaan tutkia magmakiven keskikoostumusta, kentällä otetaan riittävän suuri nyrkkinäyte, joka ei sisällä merkittäviä määriä rapautumispintaa, rakopintoja, sulkeumia, muuttumista jne. Hajarakeiden määrän tulisi edustaa näytteen keskiarvoa. Afaniittisten ja hieno-keskirakeisten tasarakeisten näytteiden keskikoostumus saadaan hyvin määritettyä normaalista nyrkkinäytteestä, mutta porfyyristen ja karkearakeisten kivilajien näytekoko on oltava merkittävästi suurempi. Standardit Mineralogian laboratorion Axios mAX 4 kW WD-XRF laitteisto kalibroidaan käyttäen kansainvälisesti sertifioituja luonnonkivi vertailumateriaaleja (CRM, certified reference materials). Materiaalit ovat homogenoituja näytejauheita, josta valmistetaan kalibraatiopreparaatit samalla menetelmällä kuin tuntemattomat näytteet. Ainoa keskeinen ero on siis näytteenotosta, hydraulipuristimesta, leukamurskaimesta ja jauhatusmyllyistä tuleva kontaminaatio. Referenssimateriaalien jauhatushistoria on tästä poikkeava ja sitä ei usein ole edes huolella dokumentoitu. WD-XRF kalibraatio perustuu 19 CRM standardiin, jotka kattavat parhaiten luonnonkivien koostumusvaihtelun basaltista graniittiin. Standardit mitataan uudelleen kerran vuodessa. Axiosilla voidaan analysoida myös käyttäen PANalyticalin Omnian standarditonta menetelmää, joka skannaa eri kiteillä energia-alueen, joka kattaa alkuaineet hapesta (O) uraaniin (U). Ohjelmisto tunnistaa alkuaineiden piikit ja kvantifioi ne automaattisesti tai siten että alkuainetunnistukseen tehdään manuaalinen tarkistus. Omnian menetelmä on kalibroitu PANalyticalin Omnian standardilla. Ne ovat halkaisijaltaan 37 mm näytteitä, joista X on sulatteita ja X puristettuja pulverinappeja (valmistuserä BATCH-5). Standardit on mitattu erikseen eri analyysiolosuhteille: 6 mm maski 3 kW tehoilla, 27 mm maski 3 kW ja 4 kW tehoilla, sekä 37 mm maski 3 kW ja 4 kW tehoilla. Kalibraatioita ylläpidetään PANalyticalin Omnian Monitor näytettä. Elektronimikroanalysaattorin (EPMA) EDS- ja WDS-järjestelmät on kalibroitu käyttäen Astimexin (http://astimex.com/) valmistamia standardeja: · · · A. Astimex Metal Standards METM25-44 and METM12-44 B. Astimex 15 Rare Earth Elements REEM25-15 and REEM12-15 C. Astimex 53 Minerals Mount MINM25-53 Standardit mitataan WDS-analyysejä varten vähintään kerran viikossa ja harvemmin kvantifioitavalle EDS-menetelmälle tarvittaessa, yleensä noin kerran vuodessa. Röngendiffraktiomenetelmällä ei toistaiseksi tehdä kvantitatiivista työtä ja siinä käytetään ainoastaan aiemmin hyvin tunnistettuja verrokkinäytteitä faasitunnistuksen apuna. 3 Kivinäytteenmurskausjajauhatus Yleistä Kivinäytteestä tehtävä kemiallisen kokonaiskoostumuksen määritys WD-XRF-menetelmällä edellyttää, että näyte (ns. käsinäyte tai nyrkkinäyte) murskataan, jauhetaan ja siitä tehdään alkalisulate. Tämä luku käsittelee näytteen murskaukseen ja jauhatukseen liittyvät työvaiheet ennen sulatusta. Kivinäytteen murskaus tapahtuu Physicumin kellarikerroksen huoneessa BK117. Tarvittavat työvaiheet ovat näytteen pieniminen hydraulipuristimella (kivenhalkaisupuristin) ja näytteen kappaleiden murskaus leukamurskaimella. Seuraavat näytteenkäsittelyn työvaiheet ovat murskeen pesu, seulonta ja kuivaus, jotka tehdään sedimenttilaboratoriossa DK120 (Physicumin lastaushallin päädyssä). Analyysifraktion valinta (pikkaus) ja jauhatus tehdään näytteenkäsittelylaboratoriossa BK116. Pienten näytemäärien (<40g) jauhatus tapahtuu kuulamyllyllä volframikarbidipannussa ja suurempien näytemäärien yhtäaikainen jauhatus tehdään swing-myllyllä rautapannussa. WD-XRFanalyysiä varten jauhetaan normaalisti 30g edustavia ja puhtaita kivilajikappaleita. Murskaustyö on pölyävää, aiheuttaa voimakkaita ääniä, kivensirujen lentämisvaaran ja syntyvät kivimurskaleet ovat teräväsärmäisiä. Tapaturmien välttämiseksi suojavälineinä käytetään suojalaseja, kuulosuojaimia ja hengityssuojainta. Avonaisia hihoja ja muita työkoneisiin tarttuvia vaatteiden osia on syytä välttää. Vaatteet suojataan käyttämällä suojatakkia ja kädet työhanskoilla. Huomaa, että kellarikerroksen tiloissa käynyttä laboratoriotakkia ei saa enää käyttää ensimmäisen kerroksen laboratoriotiloissa. Sormukset, rannerenkaat, kellot tms. otetaan työn ajaksi pois, sillä ne aiheuttavat kontaminaatiovaaran analysoitaville näytteille ja naarmuuntuvat helposti näytteenkäsittelyssä. Esimerkiksi pelkkä kultasormuksen raapaisu näytteen pintaan saattaa helposti johtaa malmiluokan kultapitoisuuteen analyysituloksessa. Kivenhalkaisupuristimenkäyttö(huoneBK117) Ennen murskauksen aloittamista tarkista että seuraavat työvälineet ovat saatavilla: suojalasit, hengityssuojain, kuulosuojaimet, työtakki ja -hanskat, näytepusseja ja permanent tussi näytetunnusten kirjoitusta varten. Ennen myös murskauksen aloitusta tarkista että pölynimurin pussi on paikallaan eikä se ole revennyt tai liian täysi. Ota tarvittaessa yhteys henkilökuntaan. 4 Kivenhalkaisupuristin (Kuva 1) perustuu hydraulipuristimeen ja kovametalliseen katkaisuterään. Terä halkaisee näytteen kappaleiksi turvakytkimin varmennetussa metallilaatikossa. Hydraulipuristinta ohjataan siihen kytketyllä koneikolla. Laitteen on valmistanut ”Kone ja metalli Härkönen Ky”, Seppo Härkönen, Reijulankatu 12, 45130 Kouvola, puh. 05-3753 470 tai 0400-151 826. Koneikossa on päävirtakytkin ja kaksi vihreää painiketta terän ohjaukseen ylös ja alas. Näyte asetetaan terän alla olevalle metallitasolle suora pinta alaspäin siten, että näyte pysyy Kuva 1. Kivenhalkaisupuristin (keskellä), sitä ohjaava koalustalla tukevasti pystyssä koko neikko (vas.) ja pölynpoisto sekä puhdistusimuri (oik.) puristuksen ajan. Tämä on tärkeää, sillä näytettä ei sinänsä kiinnitetä mitenkään. Ennen suojaluukkujen sulkemista ja lukitsemista terä lasketaan varovasti kiinni näytteeseen ja tarkistetaan että puristus kohdistuu näytteeseen halutulla tavalla. Katkaisu ei onnistu ja hydraulipuristimen terä vääntyy, jos näyte lähtee luistamaan sivulle ja lukkiutuu vinoon puristuksen aikana. Jos toinen tai molemmat suojaluukuista on auki, näytteeseen kohdistuva maksimipaine on rajoitettu alle 20 baariin. Tämä ei yleensä riitä särkemään kiveä. Ennen lopullista katkaisua molemmat roiskesuojaluukut suljetaan ja lukitaan. Tällöin näytettä ei enää pääse näkemään, mutta näytteen katkaisun edistymistä seurataan tarkasti korvakuulolta. Itse katkaisu tapahtuu laskemalla terää alaspäin muutamalla lyhyellä painalluksella. Suojaluukkujen ollessa suljettuna kiilamaisen terän näytteeseen kohdistama paine voi nousta maksimissaan 170 baariin, joka vastaa noin 50 tonnin puristusta. Ylipaineventtiili estää tätä suuremmat paineet ja laitteen rikkoutumisen äärirasituksessa. Voimakas pamaus kertoo onnistuneesta katkaisusta, mutta jatkuva rahina puolestaan kertoo että näyte luistaa paikaltaan. Oli tulos kumpi hyvänsä, terää nostetaan aina hieman takaisin ylös ennen roiskesuojaluukkujen avaamista ja tilanteen tarkastamista. Näin toimitaan sen vuoksi että jännitykseen jäänyt näyte saattaa äkillisesti haljeta millä hetkellä tahansa. Suojaluukkujen ollessa avoimena tämä aiheuttaa vaaratilanteen. Jos katkaisu epäonnistui, näyte pyritään asettamaan tukevammin ja katkaisuyritys uusitaan. Onnistuneen katkaisun jälkeen sopivan kokoiseksi todetut (halkaisijaltaan alle 7 cm) näytekappaleet kerätään näytetunnuksella varustettuun näytepussiin. Yli pikkusormen pään kokoiset ylijäämäkappaleet kerätään pois ja laitetaan sivukivisankoon (ei roskapönttöön). Kivenhalkaisupuristin ja lattia imuroidaan puhtaaksi joka näytteen välillä sekä murskauksen päätteeksi. Suurempia kappaleita pienitään edelleen, mutta tarvittaessa näytteestä säästetään kappale hieen tekoa tai muuta myöhempää tutkimusta varten. 5 Leukamurskaimenkäyttö(BK117) Kivenhalkaisupuristimella pienityt näytekappaleet murskataan peukalonpään kokoluokan murskeeksi leukamurskaimen (Kuva 2) avulla. Laite on KeskiSuomen Teräsrakenne Oy:n (Jämsänkoski) MKH press, malli CMT 100/150, 4 kW. Tämän laitteen käyttö on suurin yksittäinen näytekontaminaatiota aiheuttava työvaihe kivinäytteiden käsittelyssä. Laitteen nielua ja sisätiloja ei ole mahdollista kunnolla puhdistaa, joten edellisten näytteiden jäänteitä on aina läsnä. Huomaa, että on mahdollista että nämä edeltävät näytteet ovat sisältäneet esimerkiksi pehmeitä ja leukoihin helposti tarttuvia sulfidimineraaleja tai karbonatiittien mineraaleja. Lisäksi leukamurskaimen teräsleuoista irtoaa pieniä metallikappaleita näytteen sekaan, ja kovien murskekappaleiden pinnoille piirtyy metallijälkiä, jotka kulkevat jatkossa näytteen mukana. Laitteen yhteydessä säilytetään mursKuva 2. Leukamurskain kauspäiväkirjaa, josta näkee, millaisia näytekoostumuksia edelliset murskaajat ovat käsitelleet. Murskaimen ”pesu” tapahtuu parhaiten murskaamalla aluksi jotain kokonaiskoostumukseltaan tutkimusnäytteiden kaltaista materiaalia, jolla laimennetaan aiempien näytteiden aiheuttamaa kontaminaatiomerkitystä. Tähän tehtävään soveltuu parhaiten saman tutkimusmateriaalin rapautumiskuorta ja muutoin käyttökelvotonta osaa sisältävät palat. Jos tällaisia näytteen osia ei ole käytettävissä, pesuun voi käyttää mitä tahansa tutkimusnäytettä vastaavaa kivilajityyppiä. 6 Ennen murskaimen käynnistystä tulee tarkistaa, että murskaimen kuomun alla alhaalla näkyvä akseli ei ole luistanut paikaltaan (Kuva 3). Luistanut akseli naputellaan paikalleen puukapulan ja vasaran avulla ja kuomu suljetaan. Tarkista, että murskaimen nielu on puhdas aiemmista näytteistä. Avaa Kuva 3. Leukamurskaimen leukojen akselin seuranta ja korjaus. a) Avaa leukamurskaimen kuomu. b) Ulos luistanut akseli (korjattava). c) Korjattu akseli (naputeltu sisään). murskaimen edessä alhaalla oleva murskeenkeräyslaatikko ja tarkista, että sen sisällä oleva muovivati on paikallaan. Sulje kaikki luukut. Käännä laitteen turvakytkimen avaimesta hätäkatkaisin yläasentoon. Paina virta päälle huoneen seinällä olevasta päävirtakytkimestä. Laitteen käynnistys tapahtuu painamalla hätäkatkaisijan avaimen takana olevaa vihreää nappia. Tarkista ääntä kuuntelemalla, että murskain jäi päälle ja vauhtipyörä saavuttaa täyden nopeuden. Käynnissä olevan laitteen kuomua ja murskeenkeräyslaatikkoa ei saa avata. Murskaimen ollessa käynnissä laitteen päällä olevaan pleksikantiseen näytteensyöttöluukkuun ei saa milloinkaan kurkistaa. Vasta käynnissä olevaan murskaimeen saa syöttää näytteitä ja yksi kerrallaan. Maksimi näytekoko on halkaisijaltaan alle 7 cm. Tiiviit ja kovat näytetyypit kannattaa pilkkoa jo hydraulipuristimella pienemmiksi. Ennen näytteiden syöttämistä murskaimeen imuri kytketään päälle ja imu ohjataan peltien avulla leukamurskaimeen. Pesunäytteen syöttö murskaimeen: Pleksiluukkua raotetaan, yksi näytepala pudotetaan käynnissä olevaan murskaimeen ja odotetaan, että koko näyte on murskautunut. Tätä jatketaan, kunnes koko pesunäyte on murskattu. Murskain sammutetaan painamalla avaimellinen hätäkatkaisunappi pohjaan. Sammuta imuri. Kun murskain on pysähtynyt, leuat puhdistetaan pulloharjalla (rungon oltava muovipäällysteinen) ja imurilla. Muovilaatikkoon kerääntynyt pesukivimurske kaadetaan sivukiville tarkoitettuun sankoon (ei roskapönttöön). Muovilaatikko pestään ja kuivataan käsipyyhepaperilla tai paineilmalla. Nyt murskain on valmis tutkimusnäytesarjan murskaukseen: · · Käynnistä murskain ja odota että vauhtipyörä saavuttaa vakionopeuden Käynnistä imuri 7 · · · · · · · · Murskaa yksi näytepala ja odota että koko näyte on mennyt läpi Murskaa seuraava näytepala, jne. Sammuta murskain avaimellisesta hätäkatkaisunapista. Sammuta imuri hetken kuluttua Pussita koko näyte nimettyyn muovipussiin Aseta näytteenkeruulaatikko takaisin ja harjaa leuat (Murskaa tarvittaessa seuraava pesunäyte ja harjaa leuat uudelleen). Pese ja kuivaa näytelaatikko Aloita seuraavan näytteen murskaus Murskaimen akseli täytyy tarkistaa vähintään joka kolmannen näytteen välein! Jos jotain poikkeavaa tapahtuu, ota yhteyttä laboratoriohenkilökuntaan! Älä yritä korjata esimerkiksi jumiutunutta tai tukkiutunutta murskainta omin avuin. Jos murskaamasi näytemateriaali poikkeaa kokonaiskoostumukseltaan merkittävästi normaaleista kivistä, täytyy työn päätteeksi aina ajaa läpi esim. graniittista pesukiveä. Leuat harjataan, näytteenkeruulaatikko tyhjennetään, pestään ja kuivataan. Murskauspäiväkirjaan merkitään päivämäärä, murskaajan nimi ja murskattu kivilaji. Näin seuraavaksi työtään aloittava murskaaja näkee, millaista lisäkontaminaatiota hän voi laitteelta etupäässä olettaa. Jokainen murskaaja käy itse tyhjentämässä sivukivisangon ulos. Kun olet lopettanut työskentelyn päivältä, ilmoita siitä laboratoriohenkilökunnalle. Näytemurskeenpesu Näytemurskeen pesu ja märkäseulonta tehdään sedimenttilaboratoriossa (huone DK120a). Analyysiä varten ei yleensä olla kiinnostuneita murskatun näytteen pöly- ja hieno-rakeisesta fraktiosta, sillä se sisältää eniten leukamurskaimen leuoista peräisin olevia metallikappaleita ja jäämiä aiemmin murskatuista näytteistä. Niinpä hienoaines seulotaan pois ja jäljelle jäävästä karkeasta murskeesta valitaan analyysiin sopivat osat. Kaikissa työvaiheissa pyritään välttämään näytteen kosketusta metalliesineisiin ja muihin mahdollisiin kontaminaatiolähteisiin. Ennen seulonnan aloittamista laita sedimenttilaboratorion lämpökaappi päälle (105 °C), hae näytteenkuivatukseen käytettäviä teflonkuppeja Geologian osastolta, huoneen B104 mineralogialle merkitystä kaapista. Lämpökaapin lämpiäminen kestää alle tunnin. Muovivateja ja muoviseuloja (n. 4 mm silmäkoko) löytyy sedimenttilaboratorion kaapeista. 8 Muovivati ja seula laitetaan sedimenttilaboratorion seulontahuoneen lavuaariin. Näytemurske kaadetaan sihdin päälle ja märkäseulonta suoritetaan juoksevassa vesijohtovedessä (Kuva 4a). Seulottu näyte huuhdellaan ionivaihdetulla vedellä (Kuva 4b) ja kaadetaan teflonkuppiin lämpökuivausta varten (Kuva 5a). Teflonkupin kylkeen kiinnitetään maalarinteipillä näytetunnus, ja kuppi siirretään seulontahuoneen lämpökaappiin kuivamaan. Kuivausta jatketaan yön yli 105 °C Kuva 4. Näytemurskeen pesuvaiheet. a) Märkäseulonta muoviseulalla (4 mm silmäkoko), juoksevan veden alla b) Huuhtelu ionivaihdetulla vedellä. lämpötilassa. Muovivadista kaadetaan vesi pois ja astian pohjalle kertynyt hiekka kaadetaan ylijäämähiekalle varattuun sankoon. Hiekkasanko tyhjennetään ulos. Kuivunut näyte laitetaan näytetunnuksella varustettuun puhtaaseen näytepussiin. Käytetyt teflonkupit pestään vesijohtovedellä, huuhdellaan ionivaihdetulla vedellä ja palautetaan astianpesukoneeseen menossa oleville astioille varattuun vatiin (huoneessa B105 tai B111). Analyysifraktionvalinta(BK116) Analyysifraktion valinta suoritetaan pestystä ja kuivatusta murskeesta näytteenkäsittelylaboratoriossa BK116. Pöytäpinnat pyyhitään vesijohtovedellä kostutetulla talouspaperilla. Näytettä kaadetaan selluloosapaperille ja murskeesta valitaan puhtaiden muovipinsettien avulla haluttu analyysifraktio (Kuva 5b). Tavallisesti pyritään valitsemaan kappaleita, jotka eivät sisällä rapautumispintaa, muuttuneita rakopintoja ja rakomineraaleja tai kivenhalkaisupuristimesta tai leukamurskaimesta peräisin olevia metallisia jälkiä. Hienorakeisesta, homogeenisesta kivilajista valituksi edustavaksi analyysifraktioksi riittää noin 30 grammaa, eli kolmannes kuulamyllyn volframikarbidipannun tilavuudesta. Itse alkalisulatteeseen tarvitaan vain 0,6 g homogenisoitua näytejauhetta. Mitä karkearakeisempi tai epähomogeenisempi kivilaji on kyseessä, sitä suurempi näytemäärä tarvitaan. Volframikarbidipannussa tehtyjä jauhatuseriä tehdään tarvittaessa useita ja näin saadut jauhe-erät yhdistetään. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää n. 4 mm pesuseulonnan dekantoitua alitetta, jonka kokonaiskoostumus edustaa paremmin kiven keskiarvoa. Analysoitava n. 30 g fraktio erotetaan näytteenjakajalla. 9 Kuva 5. Pestyn murskeen kuivaus ja analyysifraktion valinta. a) Pesty murske kuivataan teflonkupissa, josta voi tarttua näytteeseen vain pieniä määriä fluoria. b) Analyysifraktion (n. 30 g) valinta tapahtuu muovipinseteillä selluloosapaperin päällä. Näytteenjauhaminenkuulamyllyllä(huoneenBK116perähuone) Näytteen jauhatus tapahtuu Fritsch pulverisette 6 kuulamyllyllä (Kuva 6a) volframikarbidipannussa. Pannuun sopii kerralla vain noin 30 grammaa kivimursketta. Tämä ei ole edustava näytekoko karkearakeisille, porfyyrisille tai muuten epähomogeenisille kivilajeille. Suuremman näytemäärän jauhatus edellyttää joko useampaa jauhatuskertaa volframikarbidipannussa ja jauhe-erien homogenisoimista tai swing-myllyn käyttöä. Näiden kahden eri jauhatusmenetelmän aiheuttamasta kontaminaatiosta on tehty kokeellinen tutkimus jauhamalla Kinahmin kvartsiittia sekä kuula- että swing-myllyllä (Laura Lauri, suullinen tiedonanto 9.1.2007). ICP-MS analyysitulosten perusteella kuulamyllyn volframi-karbidipannusta irtosi swing-myllyyn verrattuna luokkaa 600 ppm enemmän W, 30 ppm enemmän Co ja 0,2 ppm enemmän Ta. Swing-myllyn teräspannusta irtosi kuulamyllyyn verrattuna luokkaa 0,4 massa-% enemmän Fe2O3, 200 ppm enemmän Cr, 7 ppm enemmän Ni, 4 ppm enemmän V, 3 ppm enemmän Cu, 3 ppm enemmän Mo ja 2 ppm enemmän Nb. Swing-mylly on siis huomattavasti monipuolisempi kontaminaatiolähde kuin kuulamylly ja sen käyttö geokemian analytiikassa on kyseenalaista ja vähäistä. Viimekädessä jauhatusmenetelmän valinta suoritetaan analyysitarpeen ja näytekoon perusteella. Kuulamyllyn pannuja (2 kpl), kuulia (10 kpl) ja teflontiivisteitä säilytetään huoneen BK116 XRFtarvikkeiden kaapissa. Jos pannujen tai kuulien pinnoilla näkyy edellisen jauhatuksen jäljiltä jääminä täpliä iskujen iskostamaa kivijauhetta, värjäymää, tummempia laikkuja tai tumman harmaaksi kiillottunut pinta, ei edellinen käyttäjä ole toiminut laboratorio-ohjeiden mukaisesti. Tutkimusnäytteiden jauhatuksen päätteeksi pannuissa jauhetaan aina pieni määrä Kinahmin kvartsiittimursketta pesutarkoituksesssa (myöhemmin: ”kvartsipesu”). Kvartsijauhatuksen, oikeaoppisen pesun ja kuivauksen jälkeen pannujen ja kuulien pinta on tasaisen laikuton ja väriltään mattaharmaa. Kuulamyllyn vierellä säilytetään jauhatuspöytäkirjaa, josta näkee, kuinka kontaminoivia näytteitä pannuilla on aiemmin jauhettu. Jos pannujen puhtautta on syytä epäillä, työ kannattaa aloittaa kvartsipesulla (ks. pannujen puhdistus, alla). 10 Jauhatuksessa kuulamyllyn pannujen tilavuudesta noin 1/3 pitäisi olla näytettä, 1/3 kuulia ja 1/3 tyhjää tilaa (Kuva 7a). Tavallisesti käytetään kolmea kuulaa, mutta jos näytettä on vähemmän, kuulien määrän voi lisätä neljään tai jopa viiteen. Puhtaisiin ja kuiviin kuulamyllyn pannuihin laitetaan kolme volframikarbidikuulat ja niiden päälle noin 30 grammaa murskattavaa näytettä. Muutama tippa denaturoitua etanolia poistaa pannusta jauhatuksen aikaista kosteutta ja sitä kautta vähentää näytteen tarttumista pannun seinämiin. Jos näyte on rapautunut tai sisältää karbonaatti- tai savimineraaleja, etanolin määrää voi lisätä tarpeen mukaan (10-15 tippaa). Savi- ja karbonaattimineraalirikkaat näytteet tarttuvat voimakkaimmin pannujen pintoihin. Pannun ja kannen väliin tulee valkoinen teflontiivisterengas. Maalarinteipille kirjoitettu näytetunnus kiinnitetään pannun ulkoseinämään, sillä kannen päälle kiinnitetty teippi hiertyy jauhatuksessa. Kuva 6. Fritsch pulverisette 6 kuulamylly a) kansi suljettuna. b) Kuulamyllyn kansi on auki, yksi volframikarbidipannu ja tefronsovite on lukittu myllyyn ja toinen volframikarbidipannu on avoimena pöydällä. Näytteen jauhatus: Kuulamyllyyn kiinnitetään aina päällekkäin joko kaksi volframikarbidipannua tai yksi volframikarbidipannu alle ja valkoinen tefloninen sovitinkappale päälle. Pannuja ei saa ajaa tyhjänä ja raskaampi pannu asetetaan aina alimmaiseksi. Punnitse pannut sisältöineen tai pannu ja sovitinastia 0,2 kg:n tarkkuudella kuulamyllyn vastapainon säätämistä varten (yleensä 3-5 kg, vaaka Precisa BJ 6100 D, max. 6100 g d=0,1g). Kuulamyllyn kansi avautuu vasta kun laitteeseen on kytketty virrat päälle myllyn takana olevasta virtakytkimestä. Säädä kuulamyllyn vastapainon keskipakoisetäisyys pannuyhdistelmän massan mukaisesti. Aseta lukkolaite tarkasti paikalleen pannujen päälle ja kiristä ruuvi käsivoimin. Paina lukon vipu alas ja avaa se uudelleen, minkä jälkeen lukon kiristystä saa helposti vielä tiukennettua. Paina 11 lukon vipu uudelleen alas ja tarkista käsin myllyä pyöräyttämällä että kiinnitys toimii, lukko on kiinni ja vastapaino säädetty (Kuva 6b). Sulje kuulamyllyn kansi siten että lukon naksaus kuuluu. Säädä kuulamylly kierrosnopeus (Rotational Speed rpm) ja ajoaika (time/min). Tavallinen murskausaika on 15 minuuttia ja aloituskierrosnopeus on aina minimi 100 rpm. Lisää nopeutta vähitellen 350 rpm nopeuteen ja seuraa, että myllyn tärinä ei voimistu liikaa (vastapaino väärin säädetty) ja pannut eivät pääse irtoamaan (lukko irti tai puuttuu). Jos näyteastioiden vastapaino ei ole oikein säädetty, "Reduced Speed" -valo syttyy ja kierrosluku ei kasva. Paina ”stop” ja tarkista vastapaino ja astian kiinnitys. Jauhatuksen etenemistä seurataan korvakuulolta. Tasainen (kahden pannun) nakutus kertoo kuulien pomppivan astiassa oikein. Jos nakutus lakkaa ja kuulat menevät astian seinämien suuntaiseen liukuun, jauhautumista ei tapahdu sillä pannun keskellä oleva pulveri ei sekoitu. Tällöin kierroslukua lasketaan kunnes nakutus taas alkaa. Tämän jälkeen kierrosluku kasvatetaan taas ajonopeuteen. Liukuun joutumisesta johtuen 350 rpm kierrosnopeudesta joudutaan joillakin nopeasti jauhautuvilla näytetyypeillä tinkimään, mutta 15 minuutin tehokas jauhatusaika tulisi pyrkiä vakioimaan. Näin vakioidaan myös pannuista irtoava kontaminaatio. Ainoastaan hyvin lujarakenteisilla ja hienorakeisilla kivillä saattaa jauheen sekaan jäädä jauhautumattomia, pyöristyneitä kappaleita. Kuulamyllyn teoreettinen maksimikierrosnopeus on 600 rpm (älä käytä), mutta 400 rpm jälkeen tärinästä aiheutuva ”reduced speed” yleensä estää vakioidun kierrosnopeuden. Esisäädetyn ajoajan jälkeen mylly pysähtyy automaattisesti. Kansi on mahdollista avata vasta kun laite on kokonaan pysähtynyt. Avaa lukon vipu, ruuvi ja poista lukkolaite. Etenkin kvartsirikkaiden ja graniittisten kivien jauhatuksessa on yleinen ilmiö että jauhatuksen alussa näytettä pakkautuu volframipannun kannen reunan alle. Kun kansi avataan, karkeammat sirut Kuva 7. Myllyjen jauhatuspannut. a) Kuulamyllyn volframikarbidipannu täytettynä kolmella kuulalla ja kivenkappaleilla. Kannen päällä näkyy valkea teflontiiviste. b) Swing-myllyn rautapannu ilman näytettä. putoavat näytejauheen sekaan ja aiheuttavat ongelmia näytteen sulatuksessa. Tämä ilmiö kannattaa varmentaa jo ennen kansien avaamista. Pyöritä kantta ja tarkista että se on löysä ja kierrettäessä ei kuulu rahinaa. Liikuta kantta sivusuunnassa kunnes kannen välissä oleva aines on pudonnut alas ja jatka jauhatusta 350 rpm, 5 min jos välissä oli karkeaa ainesta. 12 Ylemmän pannun pohjan ja alemman pannun kannen väliin vesipesusta jäänyt kosteus aiheuttaa joskus alemman pannun kannen takertumista ylemmän pannun pohjaan. Tarkista ennen pannujen poistamista myllystä että näin ei ole käynyt, sillä takertuneen kannen putoamisisku murtaa helposti pannun volframikarbidisärmiä ja ilmanpaine kontaminoi kuulamyllyn näytejauheella. Pannut nostetaan työpöydälle, käsipyyhepaperin päälle. Liikuta kantta ennen pannun avaamista, mikä irrottaa kanteen ja sen saumoihin pakkautunutta näytejauhetta. Jauhe kaavitaan irti pannun ja kannen seinämistä muovisella, puhtaalla kertakäyttölusikalla. Jauhe siirretään lusikalla puhtaaseen, nimettyyn, pieneen minigrip-pussiin tai muovipurkkiin. Varo näytetunnusten sekoittumista tässä vaiheessa. Toisista näytteistä peräisin olevien näytejauheiden aiheuttama kontaminaatiovaara on erityisesti huomioitava nyt kun näytemäärä on pieni ja sitä on helpompi poikkeuttaa. Esimerkiksi yhteen näytteeseen koskenut lusikka ei saa osua seuraavaan näytteeseen. Kvartsipesu: Näytteiden välillä ja jauhatuksen lopuksi pannut pestään Kinahmin kvartsiitilla. Tätä ennen pannut, kuulat ja teflontiiviste pestään juoksevalla viileällä vesijohtovedellä ja muovisella tiskiharjalla ja kuivataan paineilmalla. Lisää pannuihin neljä kuulaa ja 1-2 tasapäistä ruokalusikallista Kinahmin kvartsiittia. Toteuta jauhatus yllä mainittujen ”Näytteen jauhatus” -ohjeiden mukaisesti Säädä kuulamyllyyn lähtöasetuksiksi 5 min ja 100 rpm ja nosta pesun kierrosluvuksi 300 rpm. Pannut, kuulat ja teflontiiviste pestään ”Kvartsipesun” jälkeen juoksevalla vesijohtovedellä ja muovisella tiskiharjalla sekä huuhdellaan ionivaihdetulla vedellä. Kuivaus tapahtuu paineilmalla ja sen nopeuttamiseksi voidaan käyttää denaturoitua etanolia. Etenkin paineilman ensimmäisessä liipaisussa on mukana kompressorin öljyä pieninä pisaroina, joten käytön alussa ensimmäinen puhallus kannattaa suunnata pois kuivattavista pannun osista. Kuivauksen jälkeen pestyihin pintoihin ei kosketa millään asialla. Pestyjä kuulia voi tarvittaessa siirtää selluloosapaperin avulla. Pannujen ulkoseinämät voi kuivata käsipyyhepaperilla. Nyt pannut ovat valmiina seuraavan näytteen jauhatusta varten. Jos pidemmän näytesarjan yksilöt ovat koostumukseltaan hyvin samankaltaisia ja näytetyypillä ei ole taipumusta tarttua pannun pintoihin, on mahdollista jättää kvartsipesu pois tutkimusnäytteiden jauhatuksen väleillä. Oletuksen on, että silmin näkymätön edellisen näytteen aiheuttama kontaminaatio ei havaittavasti poikkeuta seuraavan näytteen kokonaiskoostumusta. Tämä pätee parhaiten kvartsirikkailla ja graniittisilla näytetyypeillä, joissa on pannuja hiovia ja siten puhdistavia kovia mineraaleja eniten mukana. Jauhamisen päätteeksi kuulamyllyn kansi suljetaan ja laitteesta sammutetaan virrat. Pöydät pyyhitään puhtaaksi kivipölystä. Pestyt ja kuivatut pannut palautetaan XRF-tarvikekaappiin käsipyyhepaperin päälle, avoimina ja kansi ja kuulat erikseen. On tärkeää ettei kulho jää märäksi ja suljetuksi, sillä volframikarbidipannuissa on ruostuva metallivuoraus. Merkitse työn päätteeksi kuulamyllyn käyttöpäiväkirjaan päivämäärä, näytetyypin koostumuksellinen kuvaus ja oma nimesi. Näytteenjauhaminenswing-myllyllä Näytteen jauhatus swing-myllyllä tapahtuu kellarikerroksen huoneen BK116 perähuoneessa. Swingmyllyn rautapannu koostuu neljästä osasta: pannu, kansi, rengasmainen ympyrälieriö ja sen sisään 13 tuleva umpinainen ympyrälieriö (Kuva 7b). Lieriöosat tekevät varsinaisen jauhintyön, ja ne laitetaan pannuun ensin. Näytemursketta kaadetaan kaikkiin pannun ja lieriöosien välitiloihin jättäen kuitenkin lieriöille myös liikevaraa. Kosteus aiheuttaa jauheen takertumista pannun seinämiin. Näytejauheen iskostumisen välttämiseksi pannuun voi laittaa muutamia tippoja denaturoitua etanolia. Pannun kansi suljetaan ja pannu nostetaan swing-myllyyn. Pannun lukitusvivut suljetaan, ja swing-mylly on käynnistysvalmis. Laite on toimintaperiaatteeltaan erittäin tehokas, nopea, äänekäs, eikä pysy käynnissä ollessaan täysin paikallaan. Käyttäjän tulee pysytellä turvallisen matkan etäisyydellä käynnissä olevasta swing-myllystä. Laite käynnistetään ja sammutetaan seinällä olevasta päävirtakytkimestä. Jo muutaman sekunnin jauhatus rikkoo tavallisesti suuremmat näytekappaleet hiekkaluokan raekokoon. Jauhaminen kannattaa tehdä lyhyissä erissä ja tarkastaa jauhatuksen eteneminen joka välissä, pyrkimyksenä minimoida jauhatusaika ja sen myötä kontaminaatio. Aivan tasalaatuista, hienojakoista jauhetta laite ei toisaalta tuota, joten analyysiin punnittava näyte-erä kannattaa jauhaa edelleen kuulamyllyssä tai akaattihuhmareessa. Kun jauhatus on valmis, lukitusvivut avataan ja pannu nostetaan työpöydälle, käsipyyhepaperin päälle. Pannun kansi avataan varovasti ja jauhavat lieriöosat nostetaan käsipyyhepaperille. Valmis jauhe siirretään puhtaalla kertakäyttölusikalla tai varovasti kaataen puhtaaseen, nimettyyn minigrip-pussiin tai muovipurkkiin. Pannu ja lieriöosat pestään vesijohtovedellä ja muovisella tiskiharjalla. Osat kuivataan huolellisesti käsipyyhepaperilla käytön jälkeen. Pannut ja muut metalliosat jätetään lopuksi kuivumaan perähuoneen pöydälle käsipyyhepaperin päälle avoimina, sillä rautapannu on erityisen altis ruostumaan. Alkalisulatenapinvalmistus Yleistä Alkalisulatteena tehtävän lasinapin valmistuksessa pieni määrä hienoksi jauhettua mineraaliainesta liukenee suureen määrään fluksia jatkuvasti sekoitettavassa platina-kultaupokkaassa jota kuumennetaan nestekaasuliekillä 1000°C lämpötilaan. Syntynyt sula kaadetaan platina-kultamuotille ja jäähdytetään nopeasti lasinapiksi, jonka suora alapinta on suoraan XRF-analyysiin käytettävä pinta. Sulatteena (flux) käytetään ultrapuhdasta litium tetraboraatin (L2B4O7 49,75 %), litium metaboraatin (LiBO2 49,75 %) ja litium bromidin (LiBr 0,5 %) seosta. Tämä ohje on tarkoitettu alkalisulatteen tekoon oksidi- ja silikaattivaltaisista kivijauheista, joiden hehkutushäviö on alhainen. Jos näyte sisältää runsaasti sulfideja tai puhtaita alkuaineita, ne reagoivat platina-kultaupokkaiden kanssa ja vaurioittavat niitä. Jos näyte sisältää runsaasti volatiileja kuten karbonaatteja, näyte saattaa kuohuta yli polttoupokkaista. Lisäksi näytejauheen tulee olla raekooltaan tasaisesti <50 μm raekokoa. Yksittäiset suuremmat mineraalifragmentit eivät ehdi liueta poltossa ja aiheuttavat lasinappiin kaasukuplia ja jännitteitä. Tällaista nappia ei saa analysoida. Näytejauheen ja fluksin punnitus, sekoitus ja sulatus tapahtuu huoneessa BK116. Punnitus tapahtuu huoneessa BK116 graniittisen punnituspöydän päällä olevalla automaattivaa-alla (malli: Mettler Toledo AB204-S, max 220g Θ=1 mg, min 10 mg d=0,1 mg) Huoneen XRF-varusteiden kaapissa on fluksia, punnituspäiväkirja ja vaa-an puhdistukseen tarkoitettu pensseli. Mukaan tarvitaan 14 pieniä kertakäyttöisiä muovilusikoita, keraamisia sekoitusupokkaita (huoneesta B104) ja näytteiden suojaksi selluloosapaperia. Sulatus tapahtuu huoneessa BK116 sijaitsevalla Claisse M4 polttimella. Huoneen XRF-varusteiden kaapista tulisi löytyä infrapunasuojalasit ja valmiiden nappien siirtelyyn tarkoitettu imukuppi ja puhtaasta fluksista valmistettuja nappeja, joita kierrätetään platina-kultaupokkaiden pesupolttoa varten. Epäonnistuneiden nappien rikkomiseen tarvittavat vasara, suojamuovia ja rautainen iskualusta löytyvät myös huoneen kaapista. Laboratoriohenkilökunnalta saa sulatukseen tarvittavat platina-kultaupokkaat (3 kpl) ja muotit (3 kpl). Lisäksi mukaan tarvitaan pieniä näytepusseja valmiille lasinapeille sekä teräväkärkinen permanent tussi lasinapin ja näytepussin nimeämiseen. Punnitus Jos automaattivaaka on ollut pitkään käyttämättä, sen vakautuminen voi kestää tunninkin verran. Puhdista vaaka pensselillä, taaraa ja testaa vakaus punnitsemalla tyhjää posliiniupokasta toistuvasti. Punnitustyön voi aloittaa, kun toistomittausten tulosten hajonta on milligrammojen kymmenesosissa (4. desimaali). On selvää, että näytteen kanssa kosketuksissa ollut kertakäyttöinen muovilusikka ei milloinkaan käy ultrapuhtaan fluksin purkissa, ja että näytepussista tai fluksipurkista ulos viety aine ei koskaan palaa takaisin. Ylimäärä kaadetaan roskakoriin. Jos lusikan puhtaudesta on epäilys, se korvataan uudella. Kirjaa punnituspäiväkirjaan kaikki punnitsemasi massat (keraaminen upokas, näyte ja fluksi). Punnitse tyhjä posliiniupokas, kirjaa ylös sen massa ja taaraa vaaka. Upokkaaseen punnitaan ensin 0,600 g näytejauhetta 1 mg:n tarkkuudella (±0,0009 g). Jos punnitus menee yli, upokkaasta poistettu ylimääräinen näytejauhe siirretään roskakoriin. Kirjaa näytteen massa punnituspäiväkirjaan ja taaraa vaaka. Näytejauheen päälle punnitaan 6,000 g fluksia 1 mg:n tarkkuudella (±0,0009 g). Ota fluksille aina uusi kertakäyttölusikka. Fluksia punnitaan näytteen päälle kymmenkertainen määrä, joten punnituksen mennessä yli ylimääräinen fluksi voidaan poistaa varovasti upokkaassa olevan aineen pinnalta ilman että näyte/fluksi suhde muuttuu. Poista ylimääräinen fluksi roskiin, älä alkuperäisastiaan! Tämä on olennaista, jotta ultrapuhdas fluksi ei pidemmällä aikavälillä kontaminoidu. Kirjaa punnitun fluksin massa punnituspäiväkirjaan, puhdista vaaka pensselillä ja taaraa vaaka. Sekoita punnittu seos tasaiseksi posliiniupokkaan pohjia myöden mutta vältä upokkaan voimakasta raapimista. Homogenisoitu seos on valmis kaadettavaksi platina-kultaupokkaaseen sulatusta varten. Huomaa, että upokkaan pohjalle jääneet kasaumat puhdasta näytettä ovat suurin näyte/fluksi suhdetta poikkeuttava tekijä. Upokkaan seinämiin jää aina hieman näytepölyä mutta ei niinkään mikroniluokan kuulina olevaa fluksia. Toisaalta kalibraatiostandardeja tehtäessä tapahtuu samanlainen hävikki, mikä kompensoin syntynyttä virhettä. Pese keraamiset punnitusopokkaat lopuksi tiskiharjalla ja vesijohtovedellä, ja palauta ne laboratoriohenkilökunnalle lopullista pesua varten. 15 ClaisseM4polttimenkäyttö Sulatus tapahtuu puoliautomaattisella Claisse M4 fluxer sulatteentekolaitteella, jossa maksimissaan kolmea näytettä voi käsitellä samanaikaisesti. Laite sekoittaa BIS-mallisessa platina-kultaupokkaassa sulatteen ja näytteen seosta nestekaasuliekillä n. 1000 °C lämpötilassa. Sulateaine sulaa ja jauheen mineraalipartikkelit liukenevat syntyneeseen sulaan. Tämän sulatus/sekoitusvaiheen lopussa muotit nostetaan nestekaasuliekkiin ja palautetaan oranssihehkuisina vaaka-asentoon minkä jälkeen automaattinen kaato siirtää näytesulan muoteille. Muottipitimien alla olevat tuulettimet nostavat asteittaan kierroslukuaan mahdollistaen sulan nopean jäähtymisen homogeeniseksi litiumboraattilasiksi. Ohjelman päätyttyä lasinapit ja muotit voi nimetä ja siirtää yksilölliseen säilytyspussiin. Muottia vasten olleeseen analyysipintaan ei saa koskea käsin eikä millään esineellä. Sormissa on oleva hiki, rasva ja pesuaineen jäämät sisältävät mm. natriumia, klooria, rikkiä ja fosforia, jotka keveinä alkuaineina mitataan vain mikrometriluokan syvyydeltä näytteen pinnasta. Näiden alkuaineiden pitoisuustason poikkeuttaminen napin pintaa kontaminoimalla on erityisen helppoa. Upokkaista ja muoteista irtoaa sulaan aina pieniä määriä kultaa ja platinaa. HUOM! Pyydä upokkaat käyttöösi laboratoriohenkilökunnalta ja ilmoita henkilökunnalle aina kun työskentelet polttimon kanssa. Sulatusupokkaat ovat mallia: Claisse heavy (1 mm thick) BIS! Crucible (25 mm n.w. 30 g) PtAu, Cat: P-0330-01 Crucible Crucible Crucible S.N. 1315 1316 1317 Weight 23.1.2015, Pasi Heikkilä 29,9836 g 30,4099 g 29,0468 g Sulatusmuotit ovat mallia: Claisse heavy (1 mm thick) MOLD (32 mm, n.w. 36 g) PtAu, Cat: P-0232-01 Mold Mold Mold S.N. 0752H 0753H 0827H Weight 23.1.2015, Pasi Heikkilä 35,6916 g 36,8369 g 36,1112 g Tarkista, että platina-kultaupokkaissa ja muoteissa ei ole kiinteitä jäänteitä edellisistä näytteistä. Puhdista ne tarvittaessa polttamalla n. 6.6 g puhdasta sulateainetta tai aiempien pesuun käytettyjen sulatenappien murskaa. Platina-kultaupokkaissa olevia aiempien näytteiden pisaroita voi yrittää varovasti irrottaa selluloosapaperin kanssa kynnellä. Varo raapimasta naarmuja upokkaisiin! Jos kontaminaatiopisara ei helposti irtoa, se pestään polttamalla puhdasta fluksia puhdistukseen tarkoitetulla ohjelmalla Claisse M4 ohjelmalla ”fluksipesu”. Kaada homogeenisoitu näyte-fluksijauhe platina-kultaupokkaaseen. Valmistele samalla kertaa kaikki kolme platina-kultaupokasta esim. riviin paperiarkin päälle jossa upokkaan kohdalle on kirjoitettu näytetunnus näytteiden sekaantumisvaaran välttämiseksi. 16 Käännä M4-polttimen roiskesuoja ylös ja kytke laitteeseen virta etupaneelin kytkimestä. Kytke tarvittava määrä polttimia (1-3) päälle virtakytkimistä. Käännä laitteen upokkaita kannatteleva käsivarsi (arm) etuasentoon, jolloin laite nollaa itsensä ja on valmis ottamaan yhteyttä ohjaustietokoneeseen. Jos käsivarsi on taka-asennossa, ohjauspaneelissa lukee ”ARM?” ja yhteydenotto tai kommunikointi ohjaustietokoneeseen kanssa ei onnistu. Käynnistä laitetta ohjaava tietokone. Avaa tietokoneen alapuolella kaapissa olevan nestekaasupullon venttiili ja kaasulinjan sulut. Polton aikana nestekaasupullon paineenalentimesta säädettävän säätoisiopuolen paineen tulee olla 2 bar ja kaasuletkussa olevan jälkimmäisen paineenalentimen tulisi näyttää 10 psi (70 kPa). Käynnistä Claisse M4 laitteen ohjausohjelma työpöydältä M4PCLINK-ikonilla. Yhteydenoton onnistumisen merkki on ohjauspaneelin näytössä näkyvä ”PC>>” symboli. Jos yhteydenotto ei onnistu, tarkista että Claisse M4 laitteessa on virrat päällä ja käsivarsi on etuasennossa (kommunikointiasento). Ohjelma avautuu viimeksi käytettyyn menetelmään. Poltto-ohjelmia on kolme: bas_gran.csc, kvartsi.csc ja fluksipesu.csc. Valitse tarvittaessa oikea menetelmä komennolla File>>Open, minkä jälkeen laite on ohjelmallisesti valmis polton aloittamiseen. Ohjelma ”bas_gran.csc” saa nimensä termeistä basaltti-graniitti, ja soveltuu lähes kaikille kiville. Hyvin kvartsirikkaita (>80% SiO 2 sedimentit ja pitkälle kehittyneet graniitit) kiviä varten on nopeampi mutta suurempia lämpötiloja käyttävä ohjelma ”kvartsi.csc”. MuottienjaupokkaidenasennusClaisseM4polttimeen Käännä platina-kultaupokkaita pitävä käsivarsi taka-asentoon, jolloin upokaskourat tekevät kaksi täyttä kierrosta. Kiinnitä upokkaat kouriin, tarkista etteivät ne pääse keinumaan ja että upokkaiden reunat ovat polttimen pihdeissä myös takakiinnitysten osalta. Kiinnitä kulta-platinamuotit laitteen etualalla olevaan telineeseen (mold arm), ja tarkista kiinnitysten vakaus ja muottien vaakaasentoisuus. Jos teet vähemmän kuin 3 näytettä, kytke tarpeettomat polttimet pois päältä. Käännä lopuksi upokkaita ohjaava käsivarsi etuasentoon, jolloin laite nollaa itsensä. Käännä roiskesuoja eteen. HUOM! Käännä polttimen yläpuolisen ilmanvaihtohormin sulku auki ennen polttimen käynnistämistä! Sulku on normaalisti kiinni (kahva vaaka-asennossa) ja tuuletuslinja avataan polttimien käytön ajaksi (sulun kahva pystyasennossa). Turvallisuustarkistuslista: Tuuletushormi on auki, kaasulinja on avattu, poltin on päällä, oikeat polttimot on kytketty toimintaan, näytteet sisältävät platinaupokkaat ja muotit ovat vakaasti paikoillaan, polttimen käsivarsi on etuasennossa ja roiskesuoja on käännetty eteen. Aloita poltto painamalla tietokoneen M4pcLink-ohjelmasta START-ikonia. Jos laite on ollut pitkään käyttämättä, ensimmäinen käynnistys ei usein onnistu, koska kaasulinjasto on tyhjä. Odota että laite nollaan itsensä ja käynnistä poltto uudestaan START-ikonista. Onnistuneen käynnistyksen jälkeen tietokoneen näytöllä ja laitteen ohjausyksikössä näkyy jäljellä oleva aika. Poltto on jaettu eri vaiheisiin, joissa pyöritysnopeus ja lämpötila vaihtelevat. Aluksi näytettä lämmitetään alhaisemmalla lämmöllä, jotta näytekomponentit hapettuisivat oksideiksi. Lämpötilaa ja pyöritystä lisätään vähitellen, jolloin näytteen oksidit liukenevat 1000 °C sulatteeseen. Liukenemisen jälkeen pyöritysnopeutta hidastetaan, jotta vapautuneet kaasut haihtuisivat seoksesta. Polton 17 loppuvaiheessa alustat nousevat liekkiin kuumennettavaksi ja lopuksi sula massa kaadetaan alustoille. Näytteitä jäähdytetään vähitellen kasvavalla teholla, ettei niissä tapahtuisi kiteytymistä. Kun ohjelma päättyy, vapauta käsivarsi lukituksesta, ja nosta se yläasentoon ”ARM?”. Poista näytteet alustoilta imukupilla ja tarkasta, että niissä ei ole kuplia, liukenemattomien partikkeleiden sulkeumia, halkeamia, pyöreän muodon vajavaisuuksia tai paksuuseroja napin eri laidoilla. Tällaisia virheellisiä nappeja ei saa viedä XRF-spektrometriin, sillä niissä on sisäisiä jännityksiä ja napit voivat spontaanisti hajota sirpaleiksi itsestään. Virheelliset napit rikotaan ja näin saatu lasimurska voidaan kaataa platinakultaupokkaisiin uudelleen sulatettavaksi. Kokonaisia nappeja ei saa laittaa sulatusupokkaisiin, sillä ne voivat särkyä sisäisiin jännityksiin vielä kesken sulatusprosessin. Virheitä sisältävät napit asetetaan kovasta pakkausmuovista leikatun taitoksen sisällä minigrip-pussiin. Nappi rikotaan pussin läpi huoneen kaapista löytyvien rauta-alustan ja vasaran avulla. Sulateaineessa (flux) on lisäaineena 0,5 % vettymistä estävää litiumbromidia (LiBr), joka haihtuu osittain poltettaessa. Nappi kestää kaksi polttoyritystä, minkä jälkeen bromi on haihtunut niin pitkälti että näyte alkaa tarttua platinamuottiin ja ehjää nappia ei enää synny. Jos toisen polttoyrityksen jälkeen nappi on vieläkin virheellinen, punnitaan näyte-fluksiseos uudelleen. Tarkista upokkaiden ja alustojen kunto polton jälkeen. Upokkaisiin jää usein pieniä sulateaineen pisaroita, joiden pitäisi irtoa kevyesti koskettamalla selluloosapaperilla suojatuin käsin. Jos pisarat eivät irtoa, upokkaat puhdistetaan polttamalla puhdasta fluksia tai kierrätettyä puhtaan fluksin nappien murskaa + n. 10% puhdasta fluksia (LiBr-lisäys) ohjelmalla ”fluksipesu”. Jos näyte on reagoinut platina-kultaupokkaiden metallin kanssa ja upokkaiden pintaan on jäänyt pysyviä jälkiä, ilmoita tästä laboratoriohenkilökunnalle. Pinta voidaan hioa ja kiillottaa ohuthielaboratoriossa. Työskentelynlopettaminen Käännä Claisse M4-polttimen käsivarsi eteen kommunikointiasentoon, jotta tietokoneohjelman sulkeminen on mahdollista. Sammuta tietokone. Sulje propaanipullon venttiili ja jälkimmäisen paineenalentimen yhteydessä oleva sulkuhana. Sammuta kaikki polttimet virtakytkimistään ja sammuta Claisse M4 poltin. Käännä polttimen roiskesuoja etuasentoon ja sulje ilmanvaihtokuvun sulku (vaaka-asentoon). Laita platina-kultaupokkaat ja muotit säilytysastioihinsa ja palauta ne laboratoriohenkilökunnalle. Pakkaa käyttämäsi varusteet huoneen XRF-tarvikekaappiin. HUOM! Ilmoita laboratoriohenkilökunnelle, että olet lopettanut polttimen käytön! 18
© Copyright 2024