波長色散XRF法測定湘西李家橋測區(qū)2.3萬個化探樣品中6種微量元素

鄧述培,蘇衛(wèi)漢

(湖南有色地質(zhì)勘查研究院,湖南長沙 410015)

·分 析·

波長色散XRF法測定湘西李家橋測區(qū)2.3萬個化探樣品中6種微量元素

鄧述培,蘇衛(wèi)漢

(湖南有色地質(zhì)勘查研究院,湖南長沙 410015)

描述采用粉末樣品壓片制樣法,選用土壤、巖石、水系沉積物等43個標準物質(zhì)通過各種校正進行線性回歸。用日本理學公司生產(chǎn)的ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀對2.3萬個化探樣品中6種元素進行測定。重點討論了Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Mn元素的背景選擇和譜線重疊校正問題。使用經(jīng)驗系數(shù)法和康普頓散射線作內(nèi)標校正基體效應,經(jīng)標準物質(zhì)分析檢驗其準確度,結(jié)果與標準值超差在允許范圍內(nèi)。

土壤;巖石;水系沉積物;X射線熒光光譜儀;基體效應;樣品壓片制樣法

湖南有色地質(zhì)勘查研究院地勘分院湘西李家橋測區(qū)2.3萬個化探樣品普查是國家級項目,需要檢測Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Mn、W、Mo、Sn、Ag、As、Sb、Bi、Hg、Au共15種元素,W、Mo、Sn、Ag采用光譜法, As、Sb、Bi、Hg采用原子熒光法;Au采用石墨爐原子吸收法。以往的化探樣品中測Cu、Pb、Zn、Co、Ni等元素,一般用ICP-AES測定,雖然一次能多組元素同時測量,但是要將樣品轉(zhuǎn)化為水溶液,樣品處理繁瑣,特別是二氧化硅含量高的樣品需要大量的氫氟酸、灰化時間長、對儀器系統(tǒng)腐蝕嚴重,而且需要高純氣體,成本昂貴。X射線熒光光譜分析方法具有制備簡單、分析速度快、重現(xiàn)性好、成本低、自動化程度高、非破壞性測定等優(yōu)點。省去了酸堿液處理樣品的繁瑣過程。采用粉末壓片法制備樣品,配備50 kW,60 mA的高功率,超尖銳X光管的日本理學ZSX PrimusⅡ最新型的X射線熒光光譜儀和先進的ZSX軟件對化探樣品中的6個微量組分的分析方法進行了仔細的研究。所擬定的方法簡便、快捷、靈敏、分析結(jié)果的準確度能滿足化探樣品測試的質(zhì)量要求。

1 實驗部分

1.1 儀器和測量條件

日本理學公司生產(chǎn)的ZSX PrimusⅡ型X射線熒光光譜儀。端窗銠靶X射線管(最高工作電壓60 kV,最大電流130 mA,最大額定功率4 kW)、真空光路;SQX定量分析軟件(日本理學);丹東北苑儀器設備公司生產(chǎn)的BP-1型粉末壓樣機。Dell GX280型計算機;HP1022型激光打印機;北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責任公司生產(chǎn)的BL KⅡ型循環(huán)水。

1.2 標準系列樣品的制備

標準樣品應與待分析樣品具有相似的類型,即在結(jié)構、礦物組成、粒度和化學組成上要相似,而且各元素應有足夠?qū)挼暮糠秶瓦m當?shù)暮刻荻取＿x用國家一級土壤樣 GBW07401～GBW07408、GBW07423～ GBW07430、巖石樣 GBW07103～GBW07114、GB W07120～GBW07121、水系沉積物GBW07301～GBW07312、GBW07317～GBW07318共45個標準樣品為基礎標準。區(qū)域化探樣品數(shù)量大,要求制樣方法簡便、快速、元素的檢出限要低,而且要盡量降低成本,因此采用粉末壓片法制樣。稱取顆粒徑0.074 mm的標準樣品4.0 g,放入用低壓聚乙烯鑲邊墊底的模具內(nèi),撥平,在35 t壓力下壓1 min制成圓片。配制成標準系列樣品,編號后儲存于干燥器中備用。其中6個微量元素的含量范圍分別見表1。未知樣品制備與標樣制備方法相同。

1.3 標準曲線的建立

為了進行樣品中6個微量元素的測量,必須對各元素的分析條件(包括元素的激發(fā)、分析線、背景位置、干擾譜線、分析晶體、準直器、探測器、PHA等)仔細選擇。對于無干擾的元素分析線,采用粗準直器和Al(200μm)X光管過濾片,以增加痕量元素的譜線強度和峰背比值。使用ZSX軟件的角度核中的掃描參數(shù),背景和譜線重疊等子程序,采用多個標樣,通過在屏幕上顯示掃描圖,仔細地選擇無干擾的背景位置和對譜峰的干擾元素。各被分析元素的測量條件見表2。

表1 標準樣品系列微量元素含量范圍10-6

表2 6種元素的分析條件

1.4 基體效應及譜線重疊干擾校正

基體效應是指樣品的基本化學組成和物理、化學狀態(tài)的變化對分析線強度所造成的影響。基體效應是X熒光分析中普遍存在的問題,是元素分析的主要誤差來源之一。因此,如何消除或校正基體效應,始終是X熒光分析領域中的重要研究課題。對于微量元素,要采用散射內(nèi)標法進行輔助性的基體校正,并考慮主元素Ca、Fe等的影響。對于Fe吸收線短波側(cè)元素Zn、Cu、Ni、Pb,用Rh靶 Kα線的康普頓散射作內(nèi)標。各分析元素的干擾譜線見表3,校正曲線相關性見表4。

表3 干擾譜線表

2 結(jié)果和討論

2.1 元素測量條件

對于組成復雜的樣品,X射線熒光分析的關鍵是尋找各元素無干擾或干擾小的分析線,并準確扣除相應的背景。為了準確地選擇分析線及相應的背景位置,本文首先將樣品在各個欲分析元素的特征X射線位置附近進行步進和脈沖幅度掃描,然后按X射線分支比,仔細考慮各分析線及相應背景位置可能存在的干擾或通過尋找無干擾背景點,扣除背景。

表4 校正曲線相關性

2.2 漂移校正樣品

雖然X射線熒光光譜儀有較高的精密度和穩(wěn)定度,但在實際測試中,由于電子器件和機械部件等性能的漂移,影響測量強度的絕對值,因此需制備一個對所有分析元素含量適中,都有適當強度的標準化樣品。本文中采用土壤標樣GBW07406經(jīng)壓片后制成標準化樣品,對工作曲線進行漂移校正。

2.3 方法的準確度

用標準樣品 (GBW07312,GBW07306)作未知樣品分析,其元素測量值與推薦值結(jié)果列入表5。由表5可見,測量值與推薦值符合較好。

表5 標準樣品微量元素分析結(jié)果對照10-6

3 結(jié) 論

1.湘西李家橋測區(qū)樣品由于采在雨季,樣品比較潮濕,加工前在80℃烘箱中烘2 h不能足以除去水氣,直接測試時預抽真空時間長。水氣被抽到真空泵里影響油質(zhì)(在油泵運轉(zhuǎn)高溫時可擰松泵上的油蓋,以揮發(fā)掉水氣),導致抽真空效果不好。所以制好的樣品編號,再次放在80℃的烘箱中烘2 h方可達到要求,這樣一天可測試400個樣品以上。

2.利用本方法所用的理學新型熒光儀,由于采用了提高X光管的激發(fā)功率降低了鈹窗厚度、縮短了X光和X熒光的光程、配備了3塊新型的晶體等有效措施,大大地提高了熒光強度,有效降低了Cu、Co等元素的檢出限。本法測定速度快、重復性好,在確定的工作條件下,先后成功地分析了湘西李家橋測區(qū)2.3萬個1∶50000化探樣品,為地質(zhì)勘查及地球化學找礦提供了大量可靠數(shù)據(jù),根據(jù)重采樣和重分析樣品結(jié)果統(tǒng)計,合格率達到了98%以上;實驗室內(nèi)部通過內(nèi)檢和異檢抽查,合格率達到了99%以上,取得了滿意的結(jié)果。

[1] 李國會,許力,張運國.化探樣品中25個主元素和微量元素的X射線熒光光譜法測定[J].巖礦測試,1987,6(1):15-23.

[2] 才書林,李潔,逯義.X射線熒光光譜法在區(qū)域化探中的應用[J].分析試驗室,1986,5(12):5-13.

[3] 李國會.X射線熒光光譜法測定海洋沉積物中35種元素[J].地質(zhì)實驗室,1997,13(4):225-229.

Wavelength Dispersive XRF Method for the Determination in Measured 2300 Geochemical Samples of Lijiaqiao in Xiangxi Area of 6 kinds of Trace Elements

DENG Shu-pei,SU Wei-han
(Hunan Nonferrous Geological Exploration Institute,Changsha410015,China)

This paper describes the use of pressed powder pellet sample preparation method,selection of soil,rock, stream sediment and other 43 standard substances through various correction for linear regression.Japan Science production company ZSX Primus type X ray fluorescence spectrometer was used to determine the 6 elements in geochemical samples.The discussion focuses on Cu,Pb,Zn,Co,Ni,Mn element background selection and spectra overlap correction problems.Empirical coefficient method and compton scattering ray was used as internal standard for the correction of the matrix effect.After testing its accuracy by the standard material analysis,the results and standard value deviation was in the allowed range.

rock;soil;stream sediment;X ray fluorescence spectrometer;matrix effect;sample tablet

O65

A

1003-5540(2012)03-0072-03

鄧述培(1986-),女,助理工程師,主要從事X射線熒光光譜分析研究工作。

2012-03-28