X射線熒光光譜法分析地質樣品的應用技巧

■王傳青（華東冶金地質勘查局815地質隊安徽巢湖238000）

X射線熒光光譜法分析地質樣品的應用技巧

■王傳青
（華東冶金地質勘查局815地質隊安徽巢湖238000）

X射線熒光光譜法(XRF)具有制作簡單、綠色環保、靈活性強等特點，它在地質樣品分析中的應用可以有效地提高分析的質量和效率。本文分析了地質樣品測量中的重要元素和影響因素，提出了X射線熒光光譜法(XRF)具體測量方案和應用技巧，旨在提高分析的精確度。

X射線熒光光譜法 地質樣品 分析 應用技巧

0　前言

近年來，X射線熒光光譜法(XRF)被廣泛應用于地質勘查，它制作簡單、綠色環保、靈活性強等特點能夠有效地提高地質樣品分析的工作效率和精度，另外，X射線熒光光譜法(XRF)除了其具有主量、次量元素的分析精度、準確度和自動化程度高等多元素分析的特點，它的核心技術——粉末壓片XRF，更是現在快速經濟的主導方法之一。地質樣品測試人員在利用粉末壓片法XRF進行地質樣品的測試時，可以很好地減掉對地質樣品進行酸堿分解處理的工序和時間，提高工作效率，化繁為簡，同時還能夠有效地減少環境污染問題，其是一種非常環保的綠色分析技術。因此，相關部門應當充分利用X射線熒光光譜法(XRF)來輔助地質樣品的分析，進而，提高對地質樣品分析的質量。

1　測量條件選擇的要點分析

X射線熒光光譜法(XRF)具有能夠同時分析測試地質樣品中的十多種元素的功能，然而，地質樣品中的每一種元素在測量時都需要選擇適合的測量條件，因此，相關地質樣品測試人員在利用XRF來進行地質樣品測量之前，應當做好元素的測量條件選擇工作。在選擇測量條件過程中，探測器的選擇是測量條件選擇中的重點之一，選擇合理的探測機器能夠有效地提高XRF分析法分析的靈敏度和精確度，因此，測量人員需要注意選擇的探測器需要具備能夠與晶體協作使用、能夠加強測量元素的探測效率和精度以及信噪比和高計數率相對較高等特質。以元素V為例，地質樣品中的元素V與元素Ti是共生的，然而同等條件下的地質樣品中，元素Ti的含量要遠遠高出元素V很多倍，二者之間的V Kα線與Ti Kβ線重疊現象非常明顯。這種情況下，如果地質測量人員使用的測量機器為SC探測器，那么測量時，該機器可以有效地將二者線分開，提高測量精度；而如果使用的是SC+PC探測器，那么測量時二者線性便又會重疊在一起，影響測量結果，如圖1所示，因此，地質元素的測量條件的選擇工作非常重要[1]。

圖1　探測器測量結果的分布圖

2　標準曲線的選擇要點分析

2.1X射線熒光光譜法校正標準曲線應根據實際進行簡化

地質樣品中的許多元素測量相對較為簡單，并不需要許多復雜的校驗和計算工序，而現代許多相關文獻中記載和教學的經驗系數公式相對較為復雜，這在很大程度上增加了測量人員的測量工序，因此，為了提高X射線熒光光譜法(XRF)的測量效率，相關測量人員可以根據XRF的分析校正曲線的特點，按照標準曲線和基體校準一體的回歸方法將校驗公式進行適當的簡化，從而提高測量效率，減少測量的消耗時間。

2.2標準曲線的合理分段

根據地質樣品中元素特性可知，許多重元素譜線所受到其它基本元素的吸收增強效應非常小，其對測量結果不會造成太大的影響，因此，測量時可以忽略不計，僅需要利用公式:Wi=BiIi平方+CiIi+Di直接進行回歸計算即可。但是對于一些比較特殊的元素，它們的標準曲線是二次方程的拋物型曲線，因此，如果測量回歸的標準曲線一旦超過了測量含量的范圍，即超過了頂點，那么，就會出現回轉的現象，這時，標準曲線測定元素的方法在這種特殊情況下就無法有效地發揮其根本的作用，因此，這種標準曲線也被稱為非正常曲線。以鐵元素為例，測量人員構建鐵元素的標準曲線時，如果采用的是二次曲線回歸法，那么其所測試顯示出來的曲線在高含量階段就會發生嚴重彎曲的現象，而且在頂點位置也會出現回轉，同時，在低含量階段又會出現曲線彎曲程度過小，甚至趨于直線的情況，這種情況下測量所得到的數據存在著嚴重的誤差。如圖2所示：

圖2　分成三段的鐵的標準曲線

圖2中將鐵元素的標準曲線分成三段計算，其被橢圓形包住的兩條曲線分別代表著低含量階段和高含量階段的頂部，因此，對于鐵元素利用二次方程式曲線回歸得出這種標準曲線是錯誤的。因此，測量人員需要注意，如果測量元素所得的測量強度在橢圓形圈內，分析時按照圈內的反轉曲線進行測量計算，測量所得的數據是不可靠的。所以，一旦出現這種情況，測量人員可以采用分段的測量方法，將低、中含量兩段按一次曲線回歸，而高含量階段按照二次曲線回歸的方法，可以測量得出科學的正確曲線，如圖3所示：

圖3　修正后的鐵的標準曲線

3　元素校正項的選擇要點

3.1鈦元素的校正項選擇

根據相關研究數據顯示，鈦元素譜線的相關干擾因素除了元素譜線之間重疊問題之外，Al和Fe也同樣對其譜線產生著增強和吸收的干擾效應，因此，為了糾正鈦元素的元素譜線的測量的正確性，測量人員還需要對Al和Fe進行必要的校正計算。所以，在利用X射線熒光光譜法(XRF)的壓片測量法進行鈦元素的校正時，應當添加Al和Fe的校正作為校正項以輔助校正，進而，提高鈦元素校正的精確度[2]。

3.2元素釷的校正項選擇

根據相關研究數據顯示，釷元素的元素譜線測量計算除了容易受到Bi元素的重疊干擾之外，還受到As、Pb等元素的干擾，而如果測量人員在進行釷元素的測量計算時，除了考慮Bi元素的重疊干擾，還需要添加As、Pb等元素的干擾系數進行計算，這樣就會加大計算的復雜程度，很容易造成更大的計算誤差，最終，對測量計算結果的正確性影響很大。而一般情況下地質樣品中的Bi元素的含量非常的小，因此，Bi元素一般不會對釷元素的計算造成干擾。測量人員在進行釷元素的標準曲線繪制時，如果把Bi元素含量較高的地質樣品篩選出來排除掉，那么就會增加測量結果的穩定性。

3.3碳酸鹽樣品的分析計算

當測量人員遇到地質樣品中鈣含量較高的情況時，碳酸鹽對Cl元素的增強效應和Cr元素的吸收效應影響很大，因為碳酸鹽對Cl元素的譜線強度有著非常明顯的增強效應。因此，測量人員在對Cl元素進行測量計算時，應當添加碳酸鹽的增強為校正項，并且一定要采用碳酸鹽樣品進行標準曲線的的繪制，否則測量結果會比正常條件下高出許多。同樣，對于Cr元素的測量計算也需要添加碳酸鹽作作為吸收的校正項。圖4與圖5分別為加碳酸鹽經過校正的Cl元素和Cr元素的標準曲線：

圖4　氯的標準曲線

圖5　鉻的標準曲線

4　測量硫元素時的污染因素分析與控制

硫元素是X射線熒光光譜法(XRF)測量頻率最高的元素之一，其污染問題很容易影響到地質樣品中硫元素測量數據的準確性。原因在于壓片壓好的地質樣片很容易吸附到空氣中的硫，而對測量室進行清理時，地板上和其他地方所吸附的硫很容易被釋放出來造成污染，另外，需要注意的是，如果用XRF儀器測量含硫的地質樣品，測量室內的硫會很難排除干凈，對測量室內的儀器在很大程度上造成污染。因此，為了解決這一問題，測量技術人員不可以用手直接接觸樣片，磨具要用無水乙醇進行處理，壓好的樣品應當盡快測量[3]。

5　總結

X射線熒光光譜法(XRF)對提高地質樣品測量數據的精確度起到了良好的作用，能夠有效地促進地質勘測技術的科學發展，因此，相關部門應當積極利用X射線熒光光譜法(XRF)來輔助地質樣品的測量，并且充分考慮和解決測量時所需要注意的影響元素，從而有效地提高X射線熒光光譜法(XRF)的測量質量與效率。

[1]陳靜、高志軍、陳沖科、劉延霞、張明煒.X射線熒光光譜法分析地質樣品的應用技巧 [J].巖礦測試.2015,2(1):16～17；

[2]王祎亞、詹秀春.X射線熒光光譜測定地質樣品中27種組分分析結果不確定度的評估 [J].光譜學與光譜分析.2014，4(4):48～49；

[3]崔瀟妹、黃堅.X射線熒光光譜分析在地質分析中的應用 [J].中小企業管理與科技 (中旬刊).2015,6(6):121～122.

P5[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～160～1