基本參數(shù)法分析校正鉛黃銅合金X熒光中的基體效應(yīng)

周云瀧 賴萬(wàn)昌 辜瑞秋 祝美英

摘 要：文章介紹了基本參數(shù)法的原理和公式，利用Vc編寫計(jì)算機(jī)程序，對(duì)鉛黃銅合金中主量元素Cu、微量元素Zn、痕量元素Pb的含量進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)表明此方法能有效校正銅、鋅、鉛之間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，得到較為滿意的分析結(jié)果，試樣中Cu、Zn、Pb元素含量的平均相對(duì)誤差分別為1.04%、4.24%、8.69%。

關(guān)鍵詞：鉛黃銅合金；基本參數(shù)法；吸收增強(qiáng)效應(yīng)

近年來(lái)，便攜式X熒光分析儀在鉛黃銅合金分析領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。但是由于其分析元素之間的基體效應(yīng)，特別是元素間的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，使得分析結(jié)果往往不能滿足要求。基本參數(shù)法校正元素間吸收增強(qiáng)效應(yīng)[1，2]，其特點(diǎn)是只需要少量標(biāo)樣甚至不需要標(biāo)樣就可以測(cè)量出待測(cè)樣品中各元素組份的含量，可以進(jìn)行快速、無(wú)損、多元素的測(cè)量，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

文章探討使用便攜式X射線熒光分析儀直接測(cè)量鉛黃銅合金，采用基本參數(shù)法校正合金中的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，得到較好的分析結(jié)果。

1 基本參數(shù)法原理和公式

X射線熒光光譜分析中的基本參數(shù)法主要是用理論計(jì)算強(qiáng)度逼近實(shí)際測(cè)量強(qiáng)度，從而使待測(cè)樣中各元素的濃度估計(jì)值逼近真實(shí)濃度值的過(guò)程。由于三次X射線熒光強(qiáng)度對(duì)整個(gè)熒光強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小而且計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，因此可以忽略，一次、二次熒光的理論強(qiáng)度計(jì)算公式[3，6]如下：

由于各個(gè)參數(shù)和幾何因子的數(shù)值不可能完全確定存在一定的誤差，為了減少誤差，文章采用X射線的相對(duì)強(qiáng)度代替絕對(duì)強(qiáng)度：

其中：Ii為待測(cè)元素的強(qiáng)度；

I（i）為純?cè)赜?jì)算強(qiáng)度；

Ri_ms、Ri_ms分別為相對(duì)強(qiáng)度的實(shí)際測(cè)量值和理論計(jì)算值；

ms中I（i，s）為標(biāo)樣中實(shí)際測(cè)量強(qiáng)度值；

cal中I（i，s）為標(biāo)樣中理論計(jì)算強(qiáng)度值；

欲從測(cè)量的相對(duì)強(qiáng)度中得到待測(cè)樣品的各組分含量，其計(jì)算過(guò)程如下：

（1）根據(jù)公式（4）測(cè)得各組份的相對(duì)強(qiáng)度Ri_ms；

（2）以各組份測(cè)得的相對(duì)強(qiáng)度為初始濃度Ci，將Ci歸一化；

（3）用歸一化后的 來(lái)計(jì)算出各組份的理論相對(duì)強(qiáng)度Ri_cal；

（4）將實(shí)際測(cè)量的相對(duì)強(qiáng)度Ri_ms和 理論計(jì)算的相對(duì)強(qiáng)度Ri_cal，進(jìn)行雙曲線三點(diǎn)內(nèi)插值C'=；

（5）若滿足收斂條件：C'-Ci？燮±0.05%，輸出C'的值。若不滿足再重復(fù)步驟（3）、（4）。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)采用成都中福科技有限公司生產(chǎn)的IED-2000T型手持式多元素快速分析儀。該儀器使用進(jìn)口EDiX-III型X射線管作激發(fā)源。使用Si-PIN探測(cè)器，200厚的Be窗，靈敏區(qū)為7mm2*450？滋m，對(duì)55Fe（5.9keV X射線）的能量分辨率（FWHM）為165eV。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用自制的飽和厚度合金試樣，由銅粉、鋅粉和鉛粉組成，為了消除顆粒度的影響均磨成200目，均勻研磨每個(gè)待測(cè)試樣直到整個(gè)表面變得光滑，然后用高壓氣槍進(jìn)行清洗，最后壓制成樣。測(cè)量試樣中各組份元素的特征X射線，單個(gè)樣品測(cè)量3次，單次測(cè)量時(shí)間為100s，管電壓28keV試樣對(duì)X射線入射角和出射角都為45度，去除掉一些很異常的數(shù)據(jù)之后將剩下的值平均。利用VC開(kāi)發(fā)平臺(tái)，編寫基本參數(shù)法計(jì)算程序，輸入對(duì)應(yīng)元素特征X射線熒光強(qiáng)度和其他必要的系數(shù)和幾何因子，最后通過(guò)迭代計(jì)算得到待測(cè)樣中各元素的含量。計(jì)算中所需要的各元素的質(zhì)量吸收系數(shù)采用文獻(xiàn)[7]中的相關(guān)公式計(jì)算得到；各元素的激發(fā)因子采用文獻(xiàn)中的計(jì)算公式[4，5]計(jì)算得到。

基本參數(shù)法的關(guān)鍵在于計(jì)算理論相對(duì)強(qiáng)度，它會(huì)直接影響到該方法對(duì)基體效應(yīng)校正的準(zhǔn)確度。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1中得到的測(cè)量Ri_ms和計(jì)算Ri_cal的理論相對(duì)強(qiáng)度，由計(jì)算步驟（4）的迭代公式可以得到最終的分析結(jié)果如表2、3、4。

由表2、3、4中可以看到分析值與推薦值結(jié)果基本一致，主量元素平均相對(duì)誤差為1.04%，微量元素的平均相對(duì)誤差為4.24%，痕量元素的平均相對(duì)誤差為8.69%，鉛元素的平均相對(duì)誤差稍微偏大，其原因主要為程序?qū)悠返姆治鲞^(guò)程中只考慮了L？琢的影響，沒(méi)有考慮L？茁以及M系各線的影響。但總體來(lái)說(shuō)，利用基本參數(shù)法校正鉛黃銅合金是可以達(dá)到要求的。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，基本參數(shù)法能夠很好的校正鉛銅合金中元素的吸收增強(qiáng)效應(yīng)，用這個(gè)方法計(jì)算得到的值與配制的合金樣品含量值基本一致。使用基本參數(shù)法分析樣品時(shí)，具有快速、無(wú)損、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，只需要少量樣品甚至不需要樣品，實(shí)現(xiàn)無(wú)標(biāo)樣分析測(cè)量。

參考文獻(xiàn)

[1]戴振麟.能量色散X射線熒光分析基本參數(shù)法研究[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2008，28（1）.

[2]倪新蕾.用基本參數(shù)法無(wú)損分析合金樣品[J].核技術(shù)，1986（10）.

[3]譚秉和.X射線熒光分析中謝爾曼方程逆問(wèn)題的求解[J].光譜學(xué)與光譜分析，2000，20（3）：399-401.

[4]吉昂.X射線熒光光譜分析[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[5]卓尚軍.X射線熒光光譜的基本參數(shù)法[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[6]Sherman.THE FUNDAMENTAL ALGORITHM：A NATURAL EXTENSION OF THE SHERMAN EQUATION PART I：THEORY[J]. The Rigaku Journal， 1998（number1）.

[7]de Boer D K G. Fundamental Parameters For X-Ray Fluorescence Analysis[J].spectorchim，1989（44B）：1171-1190.

作者簡(jiǎn)介：周云瀧（1989-），男，重慶墊江人，成都理工大學(xué)核能與自動(dòng)化學(xué)院碩士研究生。