發射光譜法測定地質樣品中的錫

楊婷

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.154

摘 要：隨著我國科學技術的不斷發展，測定地質樣品中的化學元素成分及其含量一直都是我國地質調查的重要工作內容。錫元素是地質樣品中重要的元素，具有譜線多和電離電位低的特點，根據錫元素這樣的特點，可以采用一米光柵發射光譜法來對錫元素進行測定，在測定時，由于錫元素不同級別的靈敏線對信號值有不同程度的響應，可以建立信號與濃度之間的線性關系。通過具體的實驗操作，建立一次制樣來對地質中錫元素進行測定。這種方法不僅提高了Sn的測量范圍而且考慮到了發射光譜法靈敏度高的優點，減小了傳統實驗方法造成的誤差，這種試驗方法可以對不同含量的地質樣品中錫元素進行測定。

關鍵詞：發射光譜法 測定 錫元素

中圖分類號：O65 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0154-02

在地質化學勘查中，錫元素是地質樣品中非常重要的元素，很多項目中都包含有錫元素，有些地質樣品中的錫元素的含量超出最高值幾十倍，又由于錫元素的譜線的自蝕和自吸的效應以及相板的乳劑特性的曲線特點，致使這幾種效應疊加從而使標準曲線的線性范圍受到嚴重限制，當錫元素的含量較高時，黑度和元素含量的關系就會和原來的直線嚴重偏離，對標準曲線的線性范圍也造成了嚴重影響。含量較高的錫元素激發出較大強度的光，使相板的譜線寬度過寬，從而導致測光儀自動定位以及對背景位置的選擇都有難度，對發射光譜法測定較高含量的錫元素的準確度有所制約。通過實驗研究，用不同靈敏度的分析線對不同含量的錫元素進行分析測量，提高了一米光柵發射光譜法對錫元素的測量范圍，可以對不同含量的錫元素進行檢測。

1 發射光譜法的原理及其特點

1.1 發射光譜法的原理

在對所測定的樣品進行激發前，要對樣品進行適當處理，采用發射光譜法測定元素一般分為兩個過程，采集光譜和分析光譜兩個主要過程，利用發射光譜法測定地質樣品的方法主要是，對樣品進行處理，將樣品處理成粉末或者溶液的形式，根據實驗需要可以將樣品中所含的元素進行分離；對加工過的樣品進行激發，將處理的樣品放在激發源上從而對樣品蒸發，將樣品元素原子或者離子激發出來從而發射光譜；采用光譜儀收取原子或者離子的發射光譜并將實驗結果記錄下來，利用相關的設備對記錄下來的結果進行分析研究，對地質樣品所含有的元素種類進行判斷。

1.2 發射光譜法的優勢

發射光譜法測定元素主要是根據元素經過激發源激發產生的特征譜線，由于不同元素具有不同的特征譜線，在采用發射光譜法時只要對測定的樣品激發一次就可以，地質樣品中所含有的元素都會發出相同互補的特征譜線，利用相關設備對這些特征譜線進行獲取并研究分析，同時對樣品中含有的元素種類進行準確判斷。利用發射光譜法對樣品所含元素進行測定，無論樣品是液體還是固體都不會影響測定的結果，在測定之前不對樣品進行化學處理，不僅可以節約測定工作的時間，而且可以使測定的工作操作起來更加簡便。相比用其他化學方法測定地質樣品中所含有的元素，發射光譜法在測定元素方面更為準確。化學方法不能有效將化學性質相似的兩種元素分離和測定，而化學性質相似元素的特征光譜有很明顯差別，發射光譜法可以準確測定相近元素的特征光譜，為相近元素的分離提供了有利條件，發射光譜法對樣品中所含的元素的測定更加靈敏，各元素的檢出限相對比較低，尤其是電感耦合等離子體的應用降低了檢出限，發射光譜相比對樣品元素測定的各種傳統方法在一定程度上節約了實驗的時間，使實驗的操作也變得簡單，這些是由于利用發射光譜法可以同時對樣品中所含有的元素進行測定，不需要像傳統方法一樣單獨對樣品進行測定，除此之外發射光譜法對元素測定的靈敏度很高，只需要很少的樣品量就可以檢測出樣品所含元素。

1.3 發射光譜法的劣勢

發射光譜法在測定樣品中所含的元素時，不能夠測出其所含元素的形態和結構，只能判斷樣品中元素是否存在。發射光譜法是用來測定樣品中元素的，當樣品中的元素含量比較高時會對元素得測定結果產生較大影響，當樣品中元素含量較小時，發射光譜法比較有優勢，測定的效果也比較明顯。發射光譜法測定地質樣品中含量的重要依據是元素的特征譜線，如果在測定時，元素的特征譜線靈敏度不夠，會嚴重影響測定的效果，因為許多種非金屬的特征譜線的效果都不是很理想，所以當測定非金屬元素時，發射光譜法的應用就受到了一定限制。影響元素的特征譜線的原因有很多，試樣組分是其中的一個重要因素，對元素的特征譜線有著較大影響，在實際中，要加強對試樣組分的重視程度。

2 發射光譜法測定地質樣品中錫的實驗內容

2.1 實驗儀器的選擇

為了能夠準確獲得并測定錫元素所激發出來的光譜，在進行測定時采用一米光柵攝譜儀，這個攝譜儀閃耀波長和中心波長同為350 nm，光柵刻線密度為1 000條nm，狹縫長度為9 nm，色散率是0.8/ nm，中間光欄的規格為3.0 mm×12 nm，另外，儀器采用三透鏡照明系統與一級光譜，電弧發生器采用額定電流為12A，額定電壓為220 V，曝光時間為25 s的WJD交直流電弧發生器，電弧發生器的上電極采用尖錐形光譜純石墨電極，直徑6 mm，下電極應該選用帶頸光譜純石墨電極，規格為4.0 mm×3.0×0.8 mm。其他的主要測定儀器有顯影液采用天津光譜干版配方，將顯影的溫度設置為250 ℃，顯影的時間設置為80 s，感光板采用天津光譜干板，定影液采用津光譜干板配方，定影的時間設置為15～20 min，同時保證水洗直至透明狀，然后使用紅外燈對其進行烘干。測光儀采用光譜相板測光儀，要求規格高度5～9 mm，狹縫款度為25 um。

2.2 實驗藥品的調制

緩沖液作為測定的主要藥品，在工作中起著非常重要作用，用來在燒弧過程中排除其他化學元素的干擾，起著提高線背比以及提高發射光譜法靈敏度和準確度的作用。在采用發射光譜法測定樣品中元素時，應采用氯化鉀和硝酸鉀飽和溶液作為緩沖液，在飽和溶液中，氯化鉀和硝酸鉀的濃度同是0.5 g/mL，使用量為250 mL。測定樣品中元素所需要的地質樣品的質量為60 mg，將樣品裝進電弧發生器的電極中，然后滴進硝酸鉀與氯化鉀溶液，通過紅外燈烘干再用攝譜儀進行攝譜。

2.3 實驗方法和步驟

對樣品中的錫進行測定之前要對測定樣品進行制作。將電極里面的樣品取出，以樣品60 mg與1.2 ug錫的比例進行樣品的制備，對樣進行測定需要制作20個。利用電弧發生器來激發錫元素的原子或者離子，使樣品產生特征光譜，采用光譜儀獲取特征光譜并對實驗結果進行記錄、研究分析。

3 結語

通過實驗研究建立了一種可以對不同含量的地質樣品中錫元素進行測定的方法，這種方法很好利用了發射光譜法靈敏度高的優勢，采用一次制樣，利用攝譜儀進行攝譜，根據不同含量的錫元素選擇不同程度的靈敏線，利用這一特點從而使實驗實現了對樣品中不同含量的錫的準確測定，尤其是對較高含量金屬的測定，避免了傳統方法測定產生的誤差，而且成本相對較低。發射光譜法節約時間，操作起來快捷，比較適合測定對大量的地質樣品中錫元素的含量，比較有實用價值。

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