Особенности текстуры и химического состава поперечного среза советского серебряного полтинника 1924 г. выпуска

Про­ве­де­но де­таль­ное изу­че­ние тексту­ры и ло­каль­ного хи­ми­чес­кого со­ста­ва попе­реч­ного сре­за со­вет­ского се­ребря­ного пол­тин­ника, от­чека­нен­ного в Пет­ро­гра­де-Ле­нин­гра­де в 1924 г. Ис­поль­зо­ва­ны ме­тоды ска­нирующей электронной мик­ро­ско­пии и рент­гено-спект­раль­ного микро­анализа. Для сравнения исполь­зован фрагмент той же монеты, сплавленный в каплю на воздухе при температуре 1300 ˚С. Выявлен двух­фазный состав металла монеты с прин­ци­пиаль­но раз­личным содер­жанием серебра (масс. %): 94-97 – для основной матрич­ной фазы и 32-67 – для вклю­чений минор­ной фазы. Усреднённые ана­лизы исход­ного метал­ла на срезе монеты и сплав­лен­ного в кап­лю фрагмента пока­зы­вают значения, близкие к заяв­лен­ному в нумиз­ма­ти­ческих спра­воч­никах (90 масс.% серебра). Отме­чают­ся отчетливые краевые зоны на срезе монеты (толщиной до 25 мкм), в которых, фактически, отсут­ствуют вклю­чения минорной фазы, а среднее со­держание серебра варьи­рует от 94 до 96 масс.%, дос­тигая в от­дельных точках 100 масс.%. Полученные результаты необходимо учитывать при исполь­зовании локальных не­раз­рушающих ме­тодов анализа цен­ных экземпляров монет. 

Введение

Ранее в целях опти­мизации мето­дики экспрес­сного нераз­рушаю­щего анализа ценных метал­лических изде­лий был изучен хими­ческий состав серебряных советских пол­тинников 1924, 1925, 1926 и 1927 гг. выпуска с приме­нением методов рент­ге­но-спект­раль­ного микро­анализа (РСМА) и рент­гено-флуо­рес­цент­ного анализа (РФА) [1].  Данные монеты широко известны и описаны в литературе [2], поэтому они были выбраны в качестве стандарта серебряного сплава 900-й пробы (90,0 масс. % Ag). Оба вида анализа РСМА и РФА проводились в случайных участках с поверхности монет.  Предполагалось, что в отличие от метода РСМА, который ограничен глубиной анализа (областью возбуждения харак­терис­ти­чес­кого рент­ге­нов­ского излучения в матрице металла) порядка 3-5 мкм и необходимостью исполь­зования среды вакуума, применение отече­ст­венного портативного РФА-спект­рометра «МетЭксперт» способно обес­печить опе­ративный объемный анализ металла на воздухе на глубину 30-40 мкм. Это также позволит мини­мизи­ровать искажение результатов анализа при наличии потенциальной пленки на поверхности монеты с отличным (по сравнению с валовым) химическим составом. Данная пленка может образоваться как в процессе есте­ст­вен­ного взаимо­действия по­верх­ности монеты с окружающей средой, так и воз­никать при чеканке монеты за счет осо­бенностей той или иной технологии.

Полученные резуль­таты удивили завы­шен­ными по сравнению с заяв­ленными в литературе концент­рациями серебра [1]. Также была отмечена микро­примесь свинца в монетах, отче­каненных в России, но не выявленная в пол­тиннике 1924 года, отчеканенном в Англии [1]. Обсуждение данной публикации в Интернете коллекционерами монет сопро­вождалось крити­ческими замечаниями, в которых упоми­налась неизвестная авторам тех­нология  изготовления монет, сопро­вождаю­щаяся «отбе­ливанием» поверх­ност­ного слоя, т.е. целевым повышением пробности серебра на поверхности монеты на завер­шающей стадии её изготовления.

Было принято решение об изгото­влении и изучении поперечного среза монеты, отчеканенной в 1924 г. в России (в Петро­гра­де-Ле­нин­гра­де) и ранее использованной в работе [1]. Не вызывает сомнений, что новые полученные результаты потребуют допол­нительных статистически обоснованных исследований и уточнений, что не является целью для авторов данной работы. Тем не менее, они могут быть рекомен­дованы для рефе­рент­ного использования кол­лек­цио­нера­ми и крими­налис­тами при про­ведении экспрес­сного не­раз­рушаю­щего анализа химического состава ценных монет.

1. Образец мо­неты, под­го­тов­ка по­ли­ро­ван­но­го пре­па­ра­та и ана­ли­ти­чес­кая аппаратура

Была использована монета, отчеканенная в Петро­граде-Ленин­граде в 1924 г. с выби­тыми на гурте буквами «П.Л.» (Рис.1а). Именно эту монету ранее про­ана­ли­зировали с по­верх­ности методами РСМА и РФА [1], а далее разрезали на четыре части (Рис. 1б). Один из фрагментов был сплавлен в каплю на воздухе в пламени пропановой горелки без использования флюса при температуре 1300 ˚С (Рис. 1в). Два фрагмента монеты были сориентированы поперек и вместе с каплей металла залиты акриловой смолой, отшлифованы, отполированы и напылены углеродом (Рис. 1 г).

Текстура поперечных срезов монеты и сплавленного в каплю фрагмента изучалась в обратно-рассеянных электронах на приборе TESCAN Vega (Чехия), оборудованным энерго-дисперсионным спектрометром Ultim Max 100 (Ox­ford Instru­ments, Ве­лико­брита­ния).  На этом же приборе про­водился коли­чествен­ный анализ хими­ческого состава как в точках (с услов­ным диа­метром 0,5-2 мкм), так и в усреднённых пло­щадных (ска­нирован­ных) участках. Все результаты анализов (Таблицы 1 и 2) пред­ставлены в исходном виде без нормализации к 100 %.

• Рисунок 1. Серебряный полтинник, использован­ный для изу­чения попе­речного среза монеты:
  а) исходный вид;
  б) после разреза на четыре фрагмент

• Рисунок 1. Серебряный полтинник, использованный для изучения поперечного среза монеты:
  в) после сплавления одного фрагмента в каплю;
  г) внешний вид полированного и напылённого углеродом препарата в акриловой смоле с поперечными срезами монеты и сплавленной капли.

2 . Результаты и интерпретация

Выявлена неоднородная текстура матрицы монеты в виде двух фаз (основной и минорной) с принципиально различным содержанием серебра и меди (Рисунки 2-5, Таблица 1). Точный анализ минорной фазы был не­возможен за счет размера включений, как правило, не пре­вышающем 1 мкм (Рисунок 3), что менее диаметра зоны возбуждения характеристического рент­геновского излучения от сфокусированного в точку электронного пучка. Это объясняет широкий диапазон значений концентрации серебра от 32 до 67 масс.% (Таблица 1).

Поверхность монеты (краевые зоны на срезах) характеризуется наличием необычного слоя (по рельефу чеканки) толщиной до 25 мкм, в котором, факти­чески, отсутствует минорная фаза, а содержание серебра в среднем варьирует в диапазоне 94-96 масс.%, приближаясь в отдельных точках  к 100 масс. % (Рисунки 4 и 5, Таблица 1). В этой же оторочке (краевой зоне на срезе монеты) в одной из точек анализа обнаружилось высокое содержание свинца – более 1 масс.% (Таблица 1, анализ №22). Усреднённый анализ металла показывает значения, близкие к заявленному в нумизматических справочниках – 90 масс.% серебра [2].

• Рисунок 2. Текстура полированного поперечного среза монеты в обратно-рассеянных электронах. На фоне основной светлой матрицы отчетливо проявлены вытянутые зоны включений темной фазы.

• Рисунок 3. Детализация включений тёмной фазы (с низким содержанием серебра) в матрице полированного поперечного среза монеты – в обратно-рассеянных электронах.

• Рисунок 4. Краевая зона полированного среза монеты в обратно-рассеянных электронах. Отчётливо заметна оторочка (толщиной в 15-25 мкм) вдоль рельефа чеканки – без включений темной фазы. Отмечены точки рентгено-спектрального микроанализ – (см. Таблицу 1).

• Рисунок 5. Краевая зона полированного среза монеты в обратно-рассеянных электронах. Показаны участки усредненного рент­гено-спект­раль­ного микро­анализа в основной матрице (6, 7, 8) и в оторочке (9, 10, 10) – (см. Таблицу 1).

Таблица 1

Результаты коли­чествен­ного рент­гено-спект­рального микро­анализа попе­речного среза монеты

Металл сплавленного в каплю фрагмента монеты также показал неоднородное строение в виде основной матричной фазы со средним содержанием серебра 95-96 масс.% и минорной фазы с содержанием серебра около 70 масс.% (Рисунки 6-8, Таблица 5). При этом усреднённый состав металла (Рисунок 6, Таблица 2) также приблизительно соответствует справочной (900-ой) пробе монеты из литературы [2]. 

• Рисунок 6. Полированный срез сплавленного в каплю фрагмента монеты – в обратно-рассеянных электронах. Показаны участки усреднённого рент­гено-спект­рального микро­анализа матрицы (12, 13) – (см. Таблицу 2). 

• Рисунок 7. Двухфазная текстура среза сплавленного в каплю фрагмента монеты – в обратно-рассеянных электронах. 

• Рисунок 8. Детальное изображение полированного среза сплавленного в каплю фрагмента монеты – в обратно-рассеянных электронах. Показаны участки усреднённого рент­гено-спект­раль­ного микроанализа матрицы (14, 15) и темной минорной фазы (16,17) – (см. Таблицу 2). 

Таблица 2

Результаты коли­чественного рент­гено-спект­рального микро­анализа поперечного среза капли металла, полученного при сплав­лении фрагмента монеты на воздухе

Выводы

Полученные результаты позволяют сделать следующие предварительные выводы:

• Матрица серебряного сплава в советских полтинниках неоднородна и представлена двумя фазами: основной (с содержанием серебра 94-97 масс.%) и минорной (в виде включений с низким содержанием серебра – от 32 до 67 масс.%).
• На поверхности монет имеется слой (оторочка) толщиной до 25 мкм, в которой, фактически, отсутствуют включения минорной фазы, а содержание серебра в среднем варьирует в диапазоне 94-96 масс.%, достигая в отдельных точках почти 100 масс.%.
• В поверхностном слое монеты в случайной точке проявлено высокое содержание свинца (свыше 1 масс.%), однако детальное изучение повышенных содержаний свинца в металле требует дальнейших исследований и применения более чувствительного рент­гено-флуо­рес­цент­ного метода анализа.
• Усреднённый анализ исходного металла монеты, а также сплавленного в каплю фрагмента той же монеты приблизительно соответствует 900-пробе (90 масс.% серебра).
• Неоднородность текстуры монет, включая наличие разных по составу фаз и существенного по толщине особого поверхностного слоя, необходимо учитывать при разработке методик экспрессного неразрушающего химического анализа ценных образцов.

Благодарности

Авторы выражают признательность П.Ю. Абрамскому, чьи критические замечания по первой публикации [1] послужили стимулом для проведения данной работы.

Литература

[1] Б.Е. Бураков, В.Ф. Сапега, Р.В. Григорьев, С.В. Леонов. Необычные особенности химического состава советских серебряных полтинников 1924-1927 гг. выпуска https://sammlung.ru/?p=97789.

[2] Каталог-справочник КОНРОС. Монеты РСФСР, СССР и России 1921-2027 годов, редакция 58, сентябрь 2025 г., 104 с.

Б.Е. Бураков^1,2*, А.В. Антонов², С.В. Леонов³ 

¹ Физико-технический институт А.Ф. Иоффе, 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26

² Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского, 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74

³ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), 197022, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 5 

^* автор для переписки: Бураков Борис Евгеньевич, ведущий научный сотрудник Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе (Санкт-Петербург) и ведущий специалист (по совме­сти­тельству) Всероссийского науч­но-иссле­до­ватель­ского гео­логичес­кого института им. А.П. Карпинского (Санкт-Петербург), доктор гео­лого-мине­рало­гичес­ких наук, эл. почта:  burakov@mail.ioffe.ru

Необычные особенности химического состава советских серебряных полтинников 1924-1927 гг. выпуска

Как определить подделку серебряных рублей СССР

__________________

 Обсудить материал >>>