X射線熒光光譜法測定煤中常量和微量元素的實驗分析

摘 要：文章分析采用的樣品是硼酸鑲邊墊底樣品，樣品經(jīng)過壓片制粉。然后通過Bruker-axs公司生產(chǎn)S4 Pioneer X射線專用熒光光譜儀來監(jiān)測多煤田樣品中的主要元素。第一種是Al2O3；第二種是CaO；第三種是Fe2O3；第四種是K2O；第五種是MgO；第六種是Na2O；第七種是SiO2。通過X射線來具體對上述元素進行測定。文章主要從X射線熒光光譜法的角度來測定煤中的常量以及微量元素。通過實驗的方式來具體分析，希望通過文章的分析以及闡述能夠有效的提升我國X射線熒光光譜法的應(yīng)用以及推廣，為我國元素測定做出一定的貢獻。

關(guān)鍵詞：X射線；熒光分析儀；常量；微量元素；實驗；地質(zhì)樣品；譜線重疊校正

文章主要是通過X射線方式來重點探討微量元素的主要背景，同時也在譜線重疊校正問題上給予分析。微量元素的校正方法主要有三種方式。第一種是經(jīng)驗系數(shù)法；第二種是變動α系數(shù)法；第三種是康普頓散射線法。通過這三種方法來作為內(nèi)標基體校正，然后通過標準物質(zhì)的實驗分析來和標準的實驗結(jié)果進行匹配吻合。然后使用GBW07401-GBW07408水系沉積物國家一級標準的有關(guān)物質(zhì)來進行精密度實驗，然后進行相應(yīng)結(jié)果的統(tǒng)計。

在我國X射線熒光的光譜分析法主要有四個主要特點。第一個是對于試樣的制備過程較為簡單；第二個是對樣品的試驗分析速度較快；第三個是具有非常好的重現(xiàn)性；第四個是具是有非破壞性質(zhì)的測試試驗。我國上世紀樣品探測中的三十九個主要元素分析，能夠使用X射線分析儀器分析其中的二十四種。因此我國現(xiàn)階段已經(jīng)形成了以X射線分析儀器為主要樣品分析的系統(tǒng)，在我國的試驗分析中取得了非常好的經(jīng)濟效益以及相應(yīng)的社會效益。

1 X射線熒光分析儀器中光譜分析法的試驗部分

關(guān)于X射線熒光分析儀器中光譜分析法的試驗部分，文章主要從四個方面進行分析以及闡述。第一個方面是試驗儀器以及試驗的測量條件。第二個方面是試驗樣品的主要制備方法以及過程。第三個方面是試驗過程中樣品校準的具體選擇以及相應(yīng)的制備。第四個方面是試驗的基體效應(yīng)和校正譜線重疊的具體方法。下面進行詳細的論述以及分析。

1.1 試驗儀器以及試驗的測量條件

本次試驗采用的設(shè)備儀器是布魯克儀器公司生產(chǎn)的S4 Pioneer型X射線熒光光譜儀。儀器的主要參數(shù)如下：設(shè)備功率為4千瓦；設(shè)備具有薄鈹窗；設(shè)備的X射線光管采用的是陶瓷Rn靶；設(shè)備使用的計算機是戴爾牌計算機；軟件采用的是SPECTRAplus。這一套試驗設(shè)備能夠同時放置六十個試驗樣品；設(shè)備采用的油壓機為50T的油壓機；同時設(shè)備還具備彩色打印功能。

在煤田地質(zhì)樣品勘探過程中，主元素的變化非常大。例如煤田中的二氧化硅，其含量范圍就可以從15.7%到90.38%之間；氧化鈣的含量范圍在0.15%到35.7%之間。除去主元素之外，痕量元素的含量范圍也非常大通常在10-6到10-2之間。因此在本次試驗過程中，要想將煤田樣品中的四十個主元素，次元素以及痕量元素進行具體的測量，我們在試驗中就要對每一個元素進行條件分析。主要的條件有六種。第一種是元素的激發(fā)條件；第二種是元素的分析特征譜線；第三種是元素的背景位置；第四種是元素的干擾譜線；第五種是元素的準直器；第六種是元素的探測器。我們在試驗中使用的X射線分析儀器已經(jīng)具備了一定的智能化。在試驗過程中我們只要選定了試驗的一種元素，分析儀器就會自動的搜素，選擇最佳的試驗條件，同時試驗的相關(guān)結(jié)果也是非常準確的。試驗測量元素的過程中尤其是痕量元素采用了不同方法的分析以及校正，通過多個樣品的校核選擇無干擾背景的條件，能夠較為有效的測量痕量元素的含量等試驗數(shù)據(jù)。

1.2 試驗樣品的主要制備方法以及過程

煤田地質(zhì)相關(guān)樣品種類很多，我們在試驗的過程中要求樣品的制備具有簡便并且快速的特點。同時要求元素的試驗檢出限一定要保障低。樣品制備的過程中要有效的壓縮試驗成本。因此文章試驗采用的制備方式為粉末壓片的方式進行樣品的制備。我們將樣品顆粒不大于75微米的顆粒稱取出4克，將其放入制定的模具內(nèi)，將樣品撥平。采用H3BO3材質(zhì)的鑲片墊底。在30噸的壓力下保持壓力20s。這樣能夠?qū)悠穳褐茷橐粋€圓片。圓片的直徑為38毫米；鑲邊的直徑為42毫米。

1.3 試驗過程中樣品校準的具體選擇以及相應(yīng)的制備

試驗過程中需要校準的樣品同等待分析的樣品在很多地方是相似的。例如樣品的主要結(jié)構(gòu)、樣品的主要礦物組成以及樣品的化學(xué)成分等。校準樣品應(yīng)該具備一定的含量范圍以及含量梯度。試驗中選用的水系沉淀物含量范圍為GBW07301～到GBW07312；土壤的含量范圍為GBW07401到GBW07408；硅酸鹽含量范圍為GBW07103到GBW07108。試驗的參考標準為GBW07412；GBW07413；GBW07416以及GBW07417。

1.4 試驗的基體效應(yīng)和校正譜線重疊的具體方法

X射線分析儀在試驗中主要解決的問題就是基體效應(yīng)。這是試驗過程中元素測量的主要誤差原因。由于樣品含有的巖石以及水系沉淀物的實際含量具有很大的變化范圍，因此試驗過程中的基體效應(yīng)會非常突出。因此本試驗采用的校正基體效應(yīng)的方式有兩種。第一種是理論α系數(shù)校正；第二種是經(jīng)驗校正方法。試驗過程中的譜線重疊校正主要是以Rh散射線為內(nèi)標，通過內(nèi)標的譜線進行重疊校正。

2 X射線熒光分析儀器中光譜分析法的試驗結(jié)果

關(guān)于X射線熒光分析儀器中光譜分析法的試驗結(jié)果。文章主要從三個方面進行論述。第一個方面是試驗結(jié)果的檢出限。第二個方面是試驗結(jié)果的精密度。第三個方面是試驗結(jié)果的準確度。下面進行詳細的論述以及分析。

2.1 試驗結(jié)果的檢出限

簡單地套用X射線的理論檢出限的公式[LD=（3×21/2）/m×（Ib/T）1/2]，使計算出來的檢出限偏低，與實際能報出結(jié)果有較大差別，故本法采用下面的方法來計算檢出限。

2.1.1 試驗結(jié)果的理論檢出限。使用幾個低含量的同類標樣（GBW07318、GBW07319和GBW07310），各制備一個樣片，按相同的測量條件重復(fù)測量12次，將結(jié)果進行統(tǒng)計，計算出各元素含量相對應(yīng)的標準偏差б，然后以縱座標為標準偏差б，橫座標為含量，求出含量為零時的б0，將其值乘以3即為檢出限。

2.1.2 試驗結(jié)果的實際檢出限。因為很難找到所有元素含量都接近于檢出限的一個標樣，故選擇幾個含量接近于檢出限的同類標樣，各制備一個樣片，按相同的測量條件重復(fù)測量12次，然后進行統(tǒng)計計算，計算出每個標樣中含量最低的元素所對應(yīng)的б，將其值乘以3即為本方法的檢出限。

2.2 試驗結(jié)果的精密度

采用粉末壓片法，對GBW07104～GBW07408八個樣片重復(fù)測定12次，將所得的結(jié)果進行統(tǒng)計。絕大多數(shù)主、次、痕量組分的RSD<5.00%。

2.3 試驗結(jié)果的準確度

方法經(jīng)GBW07401～GBW07408，GSD01～GSD12，GSR1～GSR6等標準樣品驗證，結(jié)果與標準值符合。

參考文獻

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