發射光譜法測定生態地球化學調查樣品中的銀錫硼

楊婷

吉林省地質科學研究所

發射光譜法測定生態地球化學調查樣品中的銀錫硼

楊婷

吉林省地質科學研究所

銀、錫、硼作為生態地球化學調查樣品中的重要檢測元素，在檢測方法方面要求也較高，不僅要滿足檢測結果的精密、準確，更要求檢測條件的檢出限和譜線背景。本文通過概述發射光譜法的原理，比較不同發射光譜法間區別，對電弧發射光譜法進行詳細的分析。

發射光譜法；生態地球化學調查；銀錫硼

銀、錫、硼三種元素對生態地球化學調查來說具有重要意義，其檢測的準確性直接影響化學調查結果。當前采取的生態地球化學調查方法主要是發射光譜法，主要以電感藕合等離子體質譜儀、X射線熒光光譜等同時測定多種元素能力的大型儀器為主，其中電弧發射光譜法在生態地球化學調查中應用最廣泛，能夠滿足銀、錫、硼三種元素檢測限、準確度、精密度上的要求，下面對此進行分析。

1.發射光譜法概述

發射光譜是根據各種元素的原子或離子在熱激發或電激發的情況下，發出特征電磁輻射，以便于對激發元素進行定量和定性分析的一種方法，是應用較久遠的一種光譜學方法。發射光譜法主要利用被檢測元素發出的線光譜的特征波長和特征強度來確定元素種類和含量。發射光譜分析過程主要分為激發、發光、檢測三部分。首先，激發過程是利用激發光源加快樣品蒸發，將元素解離成原子或離子，最終發出輻射。其次，通過光譜儀發光，將光源發出的光按照波長展開，獲取光譜。最后，通過檢測系統記錄光譜，對光譜相關參數進行記錄，通過標準參數比對進而定性和定量分析。發射光譜具有較多優點，選擇性好，元素被激發后會發射出特征光譜，特征光譜能夠有代表性的表示元素。準確性高，相對誤差較小，可信度高。但是，發射光譜也存在一定的缺陷，適用性的局限，器價格相對昂貴，難以實現普遍應用。

2.不同發射光譜法間區別與比較

2.1電感耦合等離子體原子發射光譜法

二十世紀六十年代提出的電感耦合等離子體原子發射光譜是當時發現的較為先進的新型激發光源，在七十年代得到廣泛應用。等離子體是一種中性氣體，主要由離子、電子、中性原子和分子組成，正電荷與負電荷的數量基本相同，整個發射光譜儀器主要由高頻發生器、等離子矩管和霧化器組成。高頻發生器作用是產生高頻磁場，為等離子體提供所需能量，通過調節頻率大小和輸出功率大小來控制獲取能量大小。等離子矩管由三層同心石英玻璃管組成，氬氣作為流通氣體來穩定等離子體并降低溫度。電感耦合等離子體原子發射光譜具有很強的激發和電離能力，具有靈敏度高、檢出限低等優點，因此在元素的微量甚至痕量分析上都有很好的應用。除此之外，電感耦合等離子體原子發射光譜的光源不應用電極，避免了電極污染帶來的影響，而且其背景發射和自吸效應較小。但是其氬氣的消耗較大，維護的費用較高。［1］

2.2直流等離子體噴焰發射廣譜法

直流等離子體噴焰是一種利用將氣體壓縮產生大大電流直流電弧，因為形狀與火焰相像，因此命名為直流等離子體噴焰。早期發展過程中，直流等離子體噴焰由環形的碳電極和上電極作為陽極和陰極。直流等離子體光源激發的溫度較高，可達到6000K，受到基體效應和共存元素化合物的影響相對較小，所以其檢測穩定性較高，雖然靈敏度沒有其他發射光譜法高，但其背景較大。二十世紀七十年代又推出了三個電極系統的檢測裝置，進一步提高了直流等離子體噴焰的穩定性，加大了其有機試劑和水溶液的承載能力。而且設備成本大大降低，氮氣或氬氣的使用也減少了三分之二，而且檢測元素種類達到54種，對于難熔難揮發的元素和一些稀有元素檢測更加適用。［2］

3.電弧發射光譜法分析

3.1緩沖劑的選擇

電弧粉末法光譜分析中，緩沖劑的選擇尤為重要，加入適當的緩沖劑能夠有效的控制電弧溫度，使其保持穩定狀態，與此同時，能夠改善元素蒸發和激發行為，將元素與基體有效分離，減少噪音值，減少光譜背景影響，提高檢測分析的精密度和準確度，在較低的濃度下即可檢出，擴大的應用范圍。在緩沖劑類型選擇上，根據文獻報道和相關資料顯示，K2S2O7、Al2O3、ZnO、SiO2、NaF、KI、NH4I、碳粉等多種試劑，按照不同比例和組合對生態地球化學樣品調查中的銀錫硼進行檢測，在不斷的實驗摸索中得到K2S2O7、Al2O3、NaF、KI、碳粉具有較好的效果，改善了銀錫硼檢測的靈敏度的同時提高了測量的準確度和精密度，有效的降低了三種元素的檢出限。Al2O3的作用主要是保證基體的成分，在緩沖劑中加入堿金屬鹽能夠確定有效的電弧溫度，保證在曝光時間內保證樣品的弧燒溫度，減少基體中元素激發，進而降低了光譜背景。

3.2內標元素及分析線對的選擇

電弧發射光譜中，為了減少試樣基體的影響，需要采取內標補償法。其中內標元素與分析線對的選擇非常重要，互相匹配的內標元素與分析線對能夠有效保證檢測分析質量。內標元素與分析元素的性質應，蒸發性質相近，而且其低含量不會對樣品產生較大干擾。通過一系列實驗證實，Ge作為內標元素，以GeO2形式加入緩沖劑，因為二者在選定條件下的蒸發行為一致，所以，在銀錫硼檢測中具有良好應用。［3］

3.3電極方式及攝譜條件的選擇

傳統的發射光譜法一直采取上下垂直電極的對電極方式，樣品只能裝在下電極，上電極無法裝樣，這種方法的優點是安裝拆卸方便，操作簡單，沒有較難的技術要求。水平式雙電極法采取兩根電極裝樣，增加了弧燒時間和曝光時間，能夠有效降低檢測限，提高靈敏度。

4.結語

綜上所述，生態地球化學調查樣品中銀、錫、硼的檢測方法較多，但是選擇靈敏度高、檢出限低、精密度高、準確性好的方法是檢測部門關注的重點。發射光譜法中電弧發射光譜檢測法是應用較為廣泛的方法，通過選擇合適的緩沖劑、內標元素、分析線對、電極方式以及攝譜條件，能夠有效的優化銀、硼、錫的檢測方法，值得推廣應用。

［1］張勤.多目標地球化學填圖中的54種指標配套分析方案和分析質量監控系統［J］.第四紀地質，2015，25（3）∶292-297.

［2］孫中華，章志仁，毛英，等.電弧蒸餾光譜法測定化探樣品中痕量銀錫鉛硼鎵［J］.巖礦測試，2014，23（2）∶153-156.

［3］張文華，石靜，張雪梅.發射光譜法測定巖石樣品中15個痕量元素［J］.地質實驗室，2013，11（4）∶203-207.