光譜半定量全分析方法

郭冬雪，劉英鴿，楊 婷

吉林省地質(zhì)科學研究所，吉林 長春 130012

光譜半定量分析，采用火焰發(fā)射光譜法來完成，是無機元素定性的一種有效分析方法，在實際工作中，我們只需要知道試樣中元素的大致質(zhì)量分數(shù)，不需要知道其準確含量，例如進行金屬測量、區(qū)域地質(zhì)普查、地球化學找礦或填圖、化學分析方法選擇等；另外，有時在進行樣品定性分析時，需要同時給出元素的大致質(zhì)量分數(shù)，在這些情況下，可以采用光譜半定量分析。其方法有6 種：黑度比較法、譜線呈現(xiàn)法、勻稱線組法、階梯減光器法、標準黑度紙法和黑度測量法，本實驗采用黑度比較法對巖石、礦石進行半定量全分析。

1 儀器設(shè)備及試劑材料

1.1 儀器設(shè)備

①電極：下電極為直徑3 mm×3 mm×0.5 mm,平頭柱狀，上電極為圓錐形，水冷電極夾。

②蒸餾水：一次蒸餾水。③WP1 型一米平面光柵攝譜儀：刻線1 200/mm，三透鏡照明系統(tǒng)，中間光欄5 mm，狹縫5μm，中心波長280 nm

1.2 顯影液及定影液

顯影液 A 液：稱取10 g 米吐爾、260 g 無水亞硫酸鈉、50 g 對苯二酚（加熱不宜過高）定容至5 000 mL 水中，搖勻，儲存于棕色玻璃瓶中在冰箱內(nèi)冷藏保存。 B 液：稱取200 g 無水碳酸鈉、10 g 溴化鉀（加熱不宜過高）定容至5 000 mL 水中，搖勻，儲存于棕色玻璃瓶中在冰箱內(nèi)冷藏保存。

定影液：稱取1 200 g 硫代硫酸鈉（海波）、75 g 無水亞硫酸鈉、75 mL 冰醋酸（98%）、37.5 g硼酸和75 g 硫酸鋁鉀（硫酸鋁鉀）溶于水中，定容至5 000 mL，搖勻，儲存于棕色玻璃瓶中在暗房內(nèi)保存。

相板：天津紫外Ⅰ型感光板。

2 實驗步驟

2.1 裝填試樣

將所分析的樣品倒在一張空白干凈的紙上，把樣品裝進電極中壓緊磨平，滴兩滴蒸餾水，烘干。

2.2 感光板的裁板與放置

將9 cm×24 cm 感光板裁去約1/4（留作硼或錫、銀定量分析）放于相板盒中，左右各離約兩個手指的距離。

2.3 攝譜

采用交直流電弧發(fā)生器，電壓220 V，三級交流電，三次曝光，兩次板移。第一段5 A 起弧5 s后升至13 A,35 s，以易揮發(fā)及部分中等揮發(fā)元素為主；第二段13～15 A，以中等揮發(fā)元素為主；第三段18 A，70 s 后一直曝光到樣品燒完為止，以難揮發(fā)元素為主。

2.4 暗室處理

取顯影液中A 液、B 液按1+1 混合，溫度 18℃，顯影120 s，放于定影液中30 min，至感光板完全透明為止，撈出，用自來水反復沖洗干凈，陰干，等待備用。

3 譯譜

3.1 熟悉鐵光譜圖譜

并記下230～350 nm 范圍內(nèi)各大波段特征鐵譜線組,利用鐵光譜標準圖，找出各元素譜線在感光板的位置，并與標準系列進行黑度比較給出待測試樣的含量。

3.2 半定量分析采用黑度比較法

需要在相同條件下，將試樣與標準按分析條件同攝在一塊譜板上，然后將二者的絕對黑度進行比較，看樣品元素線的黑度相當于標準中哪一條線的黑度，則該元素的含量就相當于這一標準的含量。例如分析礦石中的錫，即找出試樣中靈敏線317.51 nm,再以標準系列中的錫317.51 nm 線進行比較，如果試樣中的錫黑度接近于3×10-6，則可表示為樣品錫的含量。

3.3 稀土元素一般為難揮發(fā)元素

當兩條譜帶都有時，那肯定是有別的元素干擾。含鈾和釷的譜線會很亂，一般稀土礦中才會含有鈰和銦，譜線會很亂，很難辨別鐵譜線，如銦303.94 nm 與鐵線重合，銦是易揮發(fā)元素，鐵是中等揮發(fā)元素，只要第一條的譜線黑度大于第二條，且在Fe ﹥10%的情況下，就可判斷有銦存在。

3.4 比較

根據(jù)不同元素的難、易揮發(fā)程度選擇所看的譜帶：易揮發(fā)元素出現(xiàn)在第一條譜帶上；難揮發(fā)元素出現(xiàn)在第二條譜帶上；中等揮發(fā)元素兩條譜帶都有，見表1。

表1 光譜半定量常用元素分類Table 1 Element classification of the semiquantitative spectrometric

表2 光譜半定量常用元素波長、檢出限及干擾元素Table 2 Wavelength, detection limit,and interference elements of the semiquantitative spectrometric

3.5 在地質(zhì)樣品中

有些元素是共存的，如Ga 和Al,Zr 和Hf,Nb和Ta,Cd 和Zn，In 和Sn 經(jīng)常共存，表2 中列出了常見元素的檢出限以及干擾元素。如鎢289.64 nm檢出限100×10-6和289.60 nm 檢出限200×10-6兩條線離的很近，在判斷樣品中是否含有鎢時，我們通過294.69 nm，檢出限100×10-6這條譜線來判斷。

3.6 半定量分析存在一定的局限性

例如造巖元素：鉀只查344.62 nm 和344.72 nm 的譜線，根據(jù)其出現(xiàn)與否判斷其質(zhì)量分數(shù)大于或是小于1%；硅的6 條譜線均出現(xiàn)，就判定其質(zhì)量分數(shù)大于10%；鈣出現(xiàn)自蝕時，其質(zhì)量分數(shù)大于10%，有些方面很難用文字表達，只有通過大量的實踐，并不斷用定量分析或標準數(shù)據(jù)校正議譜的誤差才能報出可靠的數(shù)據(jù)。

[1] 巖石礦物分析編寫組《.巖石礦物分析》第二冊（第三版）[M].北京：地質(zhì)出版社，1991：174-186，401-412.

[2] 冶金工業(yè)部科技情報標準研究編譯.光譜線波長表 [M].北京：中國工業(yè)出版社,1971.

[3]萬光珍，田錫超.光譜半定量分析經(jīng)驗簡介[J].地質(zhì)實驗室，1991,7（5）:285-288.

[4] 發(fā)射光譜分析編寫組.發(fā)射光譜分析 [M].北京：冶金工業(yè)出版社，1977.