x射線熒光光譜測(cè)量大理石產(chǎn)品中主量元素

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1、X-射線熒光光譜測(cè)量大理石產(chǎn)品中主量元素崔世文楊武黃乃航胡一飛（廣東省質(zhì)量監(jiān)督石材產(chǎn)品檢驗(yàn)站，廣東云浮523700）摘要：本文采用熔融玻璃片法，使用X-射線熒光光譜儀測(cè)量大理石產(chǎn)品中Ca、Mg、Si、Fe、Al等主量元素的熒光強(qiáng)度，并與測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，確定測(cè)試樣品中的含量。該方法簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確，通過(guò)試驗(yàn)證明，采用X-射線熒光光譜法測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)樣品與標(biāo)準(zhǔn)值偏差較小，與化學(xué)法測(cè)量的結(jié)果相符。采用X-射線熒光光譜法所測(cè)大理石產(chǎn)品中的各元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變差RSD＜1.5%，精密度高。關(guān)鍵詞：熔融玻璃片法；X-射線熒光光譜；主量元素X射線熒光光譜儀作為常規(guī)分

2、析手段，始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷了50年的發(fā)展，現(xiàn)已成為物質(zhì)組成成分分析的必備方法之一。在礦物質(zhì)的分析應(yīng)用領(lǐng)域，X射線熒光光譜法多采用熔片及粉末壓片制樣法。熔片法是X射線熒光光譜法制備樣品的最優(yōu)技術(shù)，它可以完全消除顆粒粒度效應(yīng)及礦物效應(yīng)，從而獲得更好的準(zhǔn)確性；粉末壓片法操作簡(jiǎn)單，快速，但由于礦物效應(yīng)和粒度效應(yīng)的影響，使得粉末壓片法制樣的測(cè)試結(jié)果難以滿(mǎn)足分析精度的要求。采用熔片法制備出一定精度的熔片，進(jìn)而得到可以接受的準(zhǔn)確的分析結(jié)果的一個(gè)要求，就是制備出的樣品必須平整，樣品中無(wú)殘留氣泡，且測(cè)量面是光滑的，現(xiàn)代端窗X射線管的X射線熒光光譜法，對(duì)這一要求變得很關(guān)鍵，樣品平整

3、度的微小變化及樣品中含有氣泡都易引起X光強(qiáng)度的明顯差異。天然大理石是地殼中原有的巖石經(jīng)過(guò)地殼內(nèi)高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖。屬于中硬石材，主要由方解石、石灰石、蛇紋石和白云石組成。其主要成分以碳酸鈣為主，約占50%以上。其他還有碳酸鎂、氧化鈣、二氧化硅等。采用X-射線熒光光譜法具有分析速度快、精密度高、重現(xiàn)性好、一次可給出多種組分信息等優(yōu)點(diǎn)。作為一種實(shí)時(shí)、在線分析，X-射線熒光光譜法能夠準(zhǔn)確及時(shí)給出檢測(cè)結(jié)果；且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，X-射線熒光光譜儀已經(jīng)在研究、分析等領(lǐng)域[1-3]的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[4]。1實(shí)驗(yàn)部分1.1工作曲線建立5本文實(shí)驗(yàn)采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)10個(gè)光譜純

4、CaO。其中8個(gè)用于標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立，2個(gè)用于標(biāo)準(zhǔn)曲線驗(yàn)證。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量范圍如下：表1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量范圍（%）組分CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3最大值56.0020.3715.605.032.52最小值25.320.210.100.0120.057大理石產(chǎn)品主要成分為碳酸鹽，化學(xué)組成簡(jiǎn)單。我們采用熔融玻璃片法制樣，可以完全消除礦物效應(yīng)和顆粒粒度效應(yīng)，使熔片在原子水平達(dá)到均勻。1.2儀器設(shè)備1.2.1X-射線熒光光譜儀：帕納科PW4400/40；1.2.2熔樣機(jī)：GHB-K1高頻熔樣機(jī)，熔樣溫度1050℃；1.3試劑1.3.1熔劑：66Li2B4O7/33LiBO2

5、（AR），熔劑與試驗(yàn)比一般控制在10：1；1.3.2氧化劑：不含待測(cè)元素的硝酸銨（AR）；1.3.4脫模劑：溴化鋰和碘化銨；1.4分析方法熔融玻璃片法制樣相對(duì)于粉末壓片法有一定的難度，但熔融玻璃片法干擾因素少，可有效降低元素箭的吸收—增強(qiáng)效應(yīng)，消除試樣的粒度、集體及礦物效應(yīng)，重復(fù)現(xiàn)性好。我們采用高頻熔樣機(jī)進(jìn)行樣品制備。樣品首先在105℃鼓風(fēng)烘箱中烘干至少2小時(shí)，取出放置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.6000g試樣，6.000g溶劑放入鉑金坩堝內(nèi)混合均勻，滴加5~10滴脫模劑，放入高頻熔樣機(jī)中。預(yù)設(shè)700℃氧化5分鐘，1050℃下熔樣10分鐘，啟動(dòng)熔樣機(jī)熔樣，形成32

6、mm大小的玻璃樣片，冷卻后待測(cè)。采用X-射線熒光光譜法測(cè)試，儀器參數(shù)的選擇對(duì)樣品的準(zhǔn)確測(cè)量有著重要的影響。采用熔融玻璃片法制樣，可以不考慮試樣的溢出問(wèn)題，但要考慮低含量元素的穩(wěn)定性，適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，可以改善測(cè)量的準(zhǔn)確性。儀器測(cè)試條件選擇如下：表2儀器測(cè)試條件分析元素分析線Line分析晶體X-tal準(zhǔn)直器Collimator探測(cè)器Detector電壓kV電流mAPHD/LLPHD/UL5CaKαLiF200150μmFlow241003070SiKαPE002150μmFlow241002575AlKαPE002150μmFlow241002575MgKαPX1550μ

7、mFlow241003565FeKαLiF200150μmScint505019651.5基體校正和譜線重疊校正PWPW4400/40所配套的操作軟件為SuperQ5.0，其校正模式是以計(jì)數(shù)率、濃度或兩者為基礎(chǔ)的綜合模式，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：為校正樣品分析元素的含量；為分析元素的校準(zhǔn)曲線截距；為分析元素的校準(zhǔn)曲線斜率；為分析元素與內(nèi)標(biāo)的強(qiáng)度比值；、、為元素間影響校正小數(shù)；為分析元素的含量或計(jì)數(shù)率；為干擾元素對(duì)分析元素譜線重疊干擾校正系數(shù)。1結(jié)果與討論2.1檢出限根據(jù)各元素的測(cè)量時(shí)間和檢出限的計(jì)算公式（置信度95%）：式中：—單位含量計(jì)數(shù)率；—