相板測光儀在測試地球化學多元素樣品中的應(yīng)用研究

2011-02-07 08:38:26盧安民杜少文

化學工程師 2011年4期

武洋，李勇，盧安民，杜少文，盧兵

（中國人民武裝警察部隊黃金第三支隊,黑龍江哈爾濱 150086）

地球化學樣品多元素分析是1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的重要項目，樣品分析項目要求必須達到15個元素以上。其測試方法已見諸多報道[1-5]。發(fā)射光譜法是分析測試地球化學樣品多元素的重要手段。通常情況下，發(fā)射光譜法的測量方式是人工使用測微光度計尋找需要的分析線進行目視測量、記錄、手工繪制黑度與濃度的對數(shù)曲線、查找濃度值、抄寫分析報告等若干步驟，整個流程勞動強度大、周期長，效率低、容易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。相板測光儀自動完成測微光度計的零點校正、自動尋找并測量分析線、自動扣除背景等過程，數(shù)據(jù)處理直觀快速，分析報告格式與OFFICE兼容，自動測光比人工測光提高效率20倍以上，能夠滿足地球化學多元素樣品的分析要求。

1 相板測光儀主要工作參數(shù)

1.1 色散曲線掃描擬合

色散曲線是自動譯譜測光儀的重要參數(shù)，代表譜線波長與自動譯譜測光儀X相位移的函數(shù)關(guān)系，與攝譜儀的色散率和光柵轉(zhuǎn)角相對應(yīng)。通常平面光柵攝譜儀的色散率是二次方程的關(guān)系。色散曲線要求含蓋所有的測量線，包括參考線、分析線和過渡線。WP-1平面光柵攝譜儀（北京瑞利公司）工作參數(shù)：光柵刻線1200條·mm-1，狹縫寬度為10μm，中間光屏高度3.2mm，曝光時間40s，中心波長300.0nm，焦距8.70 mm，電流13A；板移1mm。

選一塊有地質(zhì)樣品的全波長相板，選一組從短波到長波均勻分布的鐵譜線精確波長，進行色散曲線掃描擬合。GBZ-3型相板測光儀（湖北地質(zhì)實驗研究所）對應(yīng)WP-1型攝譜儀色散曲線步數(shù)校正見表1。

1.2 相板測光儀參考線和過渡線的選擇

GBZ-3型相板測光儀精確定位譜線主要是依據(jù)色散曲線、參考線和過渡線來完成。參考線選擇要求鐵線波長值小于并接近最短波分析線的波長值并在色散曲線范圍內(nèi)。主要目的是在分析測量前對參考線進行掃描校正，以消除射譜時譜帶之間可能錯位對測試定位的影響。過渡線設(shè)置主要是解決被測譜線間距較遠時，相板本身不平和自動調(diào)焦上下調(diào)整范圍太小引起分析線定位存在偏差問題。除表1所列鐵譜線外，通常選做參考線或過渡線的鐵譜線還有：247.4185、249.318、265.5805、271.1654、275.9817、301.0147、303.0149、311.6633、313.4111。

表1 WP-1型攝譜儀色散曲線步數(shù)校正Tab.1 WP-1 step correct of scattering curve

2 結(jié)果與討論

2.1 多元素相關(guān)性實驗

某礦區(qū)地球化學樣品12件，按照第1部分的相板測光儀的色散曲線、參考線（247.4814）和過渡線（表1中鐵線波長從256.3473到347.1270）進行測試，金與多元素相關(guān)性實驗結(jié)果見表2。為了便于多元素之間相關(guān)性比較，錳的含量縮小10倍，鈦的含量縮小100倍，銀的含量擴大100倍，鉬的含量擴大10倍。

表2 金與多元素相關(guān)性實驗結(jié)果Tab.2 The test result of Au&the multi-elements relation

由表2可以看出，Au 與 Ag、As、Cu、Pb 成正相關(guān)性，這是由于金和銀在元素周期表上同屬第五周期IB族元素,它們的地球化學性質(zhì)相近，金和銀在自然界多呈自然金屬形式存在，其次是它們的硫化物、砷化物或銻化物類。自然界礦物對呈納米粒級金和銀單質(zhì)的吸附有明顯的選擇性，主要表現(xiàn)在金的載體礦物通常為黃鐵或黃銅礦,銀的載體礦物通常為方鉛礦。其它元素正相關(guān)性見圖1～4。

2.2 “異?！睒悠奉A(yù)警

通常情況下，地球化學樣品中痕量金分析測試采用石墨爐原子吸收法（GFAAS）[6]，砷、銻和鉍分析測試采用原子熒光法（HG-AFS）[7]，鎢和鉬采用極譜法（POL），其它元素可以選用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）[8]，這些分析方法比自動譯譜發(fā)射光譜法（GBZ-ES）的分析測試周期長；當樣品中多元素含量超過100μg·g-1時，測量結(jié)果會超出這些分析方法常規(guī)工作曲線的線性范圍，產(chǎn)生測量信號溢出、找不到零點等現(xiàn)象，個別多元素含量特高的樣品，甚至會使石墨管（500元·支-1）、石英爐（數(shù)百元·支-1）、石英炬管（數(shù)千元·支-1）等原子化器具報廢，同時，記憶效應(yīng)會干擾后續(xù)若干樣品的測試。自動譯譜發(fā)射光譜法（GBZ-ES）可以實現(xiàn)多元素快速檢測（比其他方法提前兩天出結(jié)果），利用上述多元素之間成正相關(guān)性的關(guān)聯(lián)，可選Ag（328.068nm）、Cu（327.396 nm）、Mo（317.035 nm）、Zn（334.502 nm）等分析線為其它分析測試方法（GFAAS、HG-AFS、POL、ICP-AES）提供掃描“預(yù)警”信息，借助office excel快速篩選出某些多元素含量特高的異常樣品，改用火焰原子吸收（FAAS）等常量分析方法測試，從而消除對儀器和其它樣品的干擾，確保分析測試結(jié)果準確可靠。同時，利用地球化學樣品多元素含量的不同差異特性，探索區(qū)域成礦背景，對區(qū)域成礦潛力的研究將具有一定的指示作用。