發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中的錫

楊婷

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.154

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)定地質(zhì)樣品中的化學(xué)元素成分及其含量一直都是我國(guó)地質(zhì)調(diào)查的重要工作內(nèi)容。錫元素是地質(zhì)樣品中重要的元素，具有譜線多和電離電位低的特點(diǎn)，根據(jù)錫元素這樣的特點(diǎn)，可以采用一米光柵發(fā)射光譜法來對(duì)錫元素進(jìn)行測(cè)定，在測(cè)定時(shí)，由于錫元素不同級(jí)別的靈敏線對(duì)信號(hào)值有不同程度的響應(yīng)，可以建立信號(hào)與濃度之間的線性關(guān)系。通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，建立一次制樣來對(duì)地質(zhì)中錫元素進(jìn)行測(cè)定。這種方法不僅提高了Sn的測(cè)量范圍而且考慮到了發(fā)射光譜法靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，減小了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法造成的誤差，這種試驗(yàn)方法可以對(duì)不同含量的地質(zhì)樣品中錫元素進(jìn)行測(cè)定。

關(guān)鍵詞：發(fā)射光譜法 測(cè)定 錫元素

中圖分類號(hào)：O65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0154-02

在地質(zhì)化學(xué)勘查中，錫元素是地質(zhì)樣品中非常重要的元素，很多項(xiàng)目中都包含有錫元素，有些地質(zhì)樣品中的錫元素的含量超出最高值幾十倍，又由于錫元素的譜線的自蝕和自吸的效應(yīng)以及相板的乳劑特性的曲線特點(diǎn)，致使這幾種效應(yīng)疊加從而使標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍受到嚴(yán)重限制，當(dāng)錫元素的含量較高時(shí)，黑度和元素含量的關(guān)系就會(huì)和原來的直線嚴(yán)重偏離，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍也造成了嚴(yán)重影響。含量較高的錫元素激發(fā)出較大強(qiáng)度的光，使相板的譜線寬度過寬，從而導(dǎo)致測(cè)光儀自動(dòng)定位以及對(duì)背景位置的選擇都有難度，對(duì)發(fā)射光譜法測(cè)定較高含量的錫元素的準(zhǔn)確度有所制約。通過實(shí)驗(yàn)研究，用不同靈敏度的分析線對(duì)不同含量的錫元素進(jìn)行分析測(cè)量，提高了一米光柵發(fā)射光譜法對(duì)錫元素的測(cè)量范圍，可以對(duì)不同含量的錫元素進(jìn)行檢測(cè)。

1 發(fā)射光譜法的原理及其特點(diǎn)

1.1 發(fā)射光譜法的原理

在對(duì)所測(cè)定的樣品進(jìn)行激發(fā)前，要對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)處理，采用發(fā)射光譜法測(cè)定元素一般分為兩個(gè)過程，采集光譜和分析光譜兩個(gè)主要過程，利用發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品的方法主要是，對(duì)樣品進(jìn)行處理，將樣品處理成粉末或者溶液的形式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可以將樣品中所含的元素進(jìn)行分離；對(duì)加工過的樣品進(jìn)行激發(fā)，將處理的樣品放在激發(fā)源上從而對(duì)樣品蒸發(fā)，將樣品元素原子或者離子激發(fā)出來從而發(fā)射光譜；采用光譜儀收取原子或者離子的發(fā)射光譜并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來，利用相關(guān)的設(shè)備對(duì)記錄下來的結(jié)果進(jìn)行分析研究，對(duì)地質(zhì)樣品所含有的元素種類進(jìn)行判斷。

1.2 發(fā)射光譜法的優(yōu)勢(shì)

發(fā)射光譜法測(cè)定元素主要是根據(jù)元素經(jīng)過激發(fā)源激發(fā)產(chǎn)生的特征譜線，由于不同元素具有不同的特征譜線，在采用發(fā)射光譜法時(shí)只要對(duì)測(cè)定的樣品激發(fā)一次就可以，地質(zhì)樣品中所含有的元素都會(huì)發(fā)出相同互補(bǔ)的特征譜線，利用相關(guān)設(shè)備對(duì)這些特征譜線進(jìn)行獲取并研究分析，同時(shí)對(duì)樣品中含有的元素種類進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。利用發(fā)射光譜法對(duì)樣品所含元素進(jìn)行測(cè)定，無論樣品是液體還是固體都不會(huì)影響測(cè)定的結(jié)果，在測(cè)定之前不對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，不僅可以節(jié)約測(cè)定工作的時(shí)間，而且可以使測(cè)定的工作操作起來更加簡(jiǎn)便。相比用其他化學(xué)方法測(cè)定地質(zhì)樣品中所含有的元素，發(fā)射光譜法在測(cè)定元素方面更為準(zhǔn)確?；瘜W(xué)方法不能有效將化學(xué)性質(zhì)相似的兩種元素分離和測(cè)定，而化學(xué)性質(zhì)相似元素的特征光譜有很明顯差別，發(fā)射光譜法可以準(zhǔn)確測(cè)定相近元素的特征光譜，為相近元素的分離提供了有利條件，發(fā)射光譜法對(duì)樣品中所含的元素的測(cè)定更加靈敏，各元素的檢出限相對(duì)比較低，尤其是電感耦合等離子體的應(yīng)用降低了檢出限，發(fā)射光譜相比對(duì)樣品元素測(cè)定的各種傳統(tǒng)方法在一定程度上節(jié)約了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，使實(shí)驗(yàn)的操作也變得簡(jiǎn)單，這些是由于利用發(fā)射光譜法可以同時(shí)對(duì)樣品中所含有的元素進(jìn)行測(cè)定，不需要像傳統(tǒng)方法一樣單獨(dú)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，除此之外發(fā)射光譜法對(duì)元素測(cè)定的靈敏度很高，只需要很少的樣品量就可以檢測(cè)出樣品所含元素。

1.3 發(fā)射光譜法的劣勢(shì)

發(fā)射光譜法在測(cè)定樣品中所含的元素時(shí)，不能夠測(cè)出其所含元素的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，只能判斷樣品中元素是否存在。發(fā)射光譜法是用來測(cè)定樣品中元素的，當(dāng)樣品中的元素含量比較高時(shí)會(huì)對(duì)元素得測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大影響，當(dāng)樣品中元素含量較小時(shí)，發(fā)射光譜法比較有優(yōu)勢(shì)，測(cè)定的效果也比較明顯。發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中含量的重要依據(jù)是元素的特征譜線，如果在測(cè)定時(shí)，元素的特征譜線靈敏度不夠，會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)定的效果，因?yàn)樵S多種非金屬的特征譜線的效果都不是很理想，所以當(dāng)測(cè)定非金屬元素時(shí)，發(fā)射光譜法的應(yīng)用就受到了一定限制。影響元素的特征譜線的原因有很多，試樣組分是其中的一個(gè)重要因素，對(duì)元素的特征譜線有著較大影響，在實(shí)際中，要加強(qiáng)對(duì)試樣組分的重視程度。

2 發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中錫的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇

為了能夠準(zhǔn)確獲得并測(cè)定錫元素所激發(fā)出來的光譜，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)采用一米光柵攝譜儀，這個(gè)攝譜儀閃耀波長(zhǎng)和中心波長(zhǎng)同為350 nm，光柵刻線密度為1 000條nm，狹縫長(zhǎng)度為9 nm，色散率是0.8/ nm，中間光欄的規(guī)格為3.0 mm×12 nm，另外，儀器采用三透鏡照明系統(tǒng)與一級(jí)光譜，電弧發(fā)生器采用額定電流為12A，額定電壓為220 V，曝光時(shí)間為25 s的WJD交直流電弧發(fā)生器，電弧發(fā)生器的上電極采用尖錐形光譜純石墨電極，直徑6 mm，下電極應(yīng)該選用帶頸光譜純石墨電極，規(guī)格為4.0 mm×3.0×0.8 mm。其他的主要測(cè)定儀器有顯影液采用天津光譜干版配方，將顯影的溫度設(shè)置為250 ℃，顯影的時(shí)間設(shè)置為80 s，感光板采用天津光譜干板，定影液采用津光譜干板配方，定影的時(shí)間設(shè)置為15～20 min，同時(shí)保證水洗直至透明狀，然后使用紅外燈對(duì)其進(jìn)行烘干。測(cè)光儀采用光譜相板測(cè)光儀，要求規(guī)格高度5～9 mm，狹縫款度為25 um。

2.2 實(shí)驗(yàn)藥品的調(diào)制

緩沖液作為測(cè)定的主要藥品，在工作中起著非常重要作用，用來在燒弧過程中排除其他化學(xué)元素的干擾，起著提高線背比以及提高發(fā)射光譜法靈敏度和準(zhǔn)確度的作用。在采用發(fā)射光譜法測(cè)定樣品中元素時(shí)，應(yīng)采用氯化鉀和硝酸鉀飽和溶液作為緩沖液，在飽和溶液中，氯化鉀和硝酸鉀的濃度同是0.5 g/mL，使用量為250 mL。測(cè)定樣品中元素所需要的地質(zhì)樣品的質(zhì)量為60 mg，將樣品裝進(jìn)電弧發(fā)生器的電極中，然后滴進(jìn)硝酸鉀與氯化鉀溶液，通過紅外燈烘干再用攝譜儀進(jìn)行攝譜。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法和步驟

對(duì)樣品中的錫進(jìn)行測(cè)定之前要對(duì)測(cè)定樣品進(jìn)行制作。將電極里面的樣品取出，以樣品60 mg與1.2 ug錫的比例進(jìn)行樣品的制備，對(duì)樣進(jìn)行測(cè)定需要制作20個(gè)。利用電弧發(fā)生器來激發(fā)錫元素的原子或者離子，使樣品產(chǎn)生特征光譜，采用光譜儀獲取特征光譜并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄、研究分析。

3 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)研究建立了一種可以對(duì)不同含量的地質(zhì)樣品中錫元素進(jìn)行測(cè)定的方法，這種方法很好利用了發(fā)射光譜法靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，采用一次制樣，利用攝譜儀進(jìn)行攝譜，根據(jù)不同含量的錫元素選擇不同程度的靈敏線，利用這一特點(diǎn)從而使實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品中不同含量的錫的準(zhǔn)確測(cè)定，尤其是對(duì)較高含量金屬的測(cè)定，避免了傳統(tǒng)方法測(cè)定產(chǎn)生的誤差，而且成本相對(duì)較低。發(fā)射光譜法節(jié)約時(shí)間，操作起來快捷，比較適合測(cè)定對(duì)大量的地質(zhì)樣品中錫元素的含量，比較有實(shí)用價(jià)值。

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