地質(zhì)分析中X射線熒光光譜技術(shù)的運(yùn)用論文

　　1 X 射線熒光光譜儀的原理

　　X 射線熒光是一種由于原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化所導(dǎo)致的現(xiàn)象。眾所周知，一個原子由原子核及核外電子組成，若內(nèi)層電子受到足夠能量的 X 射線照射，會脫離原始運(yùn)行軌道釋放出電子，并在該電子殼層上產(chǎn)生電子空位，此時該電子空位會被處于高能量電子殼層的電子通過自發(fā)性躍遷填補(bǔ)。由于不同電子殼層之間存在著能量差并以熒光（二次 X 射線）的形式釋放出來，而不同元素所釋放出來的二次X 射線能量也不同，因此，只要測出熒光 X 射線的波長或者能量，就可以確定元素的種類，對元素進(jìn)行定性分析；另外，熒光強(qiáng)度與元素在樣品中的含量也有一定關(guān)系，從而可以進(jìn)行對元素進(jìn)行半定量或定量分析。

　　2 X 射線熒光光譜技術(shù)在地質(zhì)分析中的應(yīng)用

　　近年來，隨著儀器研究技術(shù)的發(fā)展，X 熒光光譜分析的應(yīng)用領(lǐng)域范圍不斷拓展，可廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、有色、環(huán)保、冶金、商檢、衛(wèi)生、建材等各個領(lǐng)域，下面主要介紹 X 射線熒光光譜分析在地質(zhì)分析中的用途。

　　X 射線熒光光譜法（XRF）是地質(zhì)分析中一種比較成熟的分析技術(shù)，該方法對于各種基體成分分析非常有效，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和靈敏度較高，很好地滿足了地質(zhì)分析的要求。目前，XRF 已經(jīng)成為地質(zhì)樣品分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。

　　2.1 對區(qū)域化探和地球化學(xué)研究的貢獻(xiàn)

　　沈陽綜合巖礦測試中心等實(shí)驗(yàn)室利用 XRF 分析可以直接使用粉末樣品壓片制樣進(jìn)行多元素測定，具有經(jīng)濟(jì)、快速、淮確、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，采用 XRF 分析進(jìn)行區(qū)域化探樣品的多元素測定，并為區(qū)域化探的數(shù)據(jù)處理開發(fā)了專用軟件。在區(qū)域化探要求測定的 39 種元素中，XRF 分析法可以測定其中的 24~26 種，占全部測定元素的60%以上。每臺儀器每年完成近萬件地質(zhì)樣品的測定。另外，地球化學(xué)樣品的 XRF 法多元素測定的工作也已較好地開展。這套比較完整的以 XRF 測定多元素為主，結(jié)合其它測定方法的化探樣品分析方案，已在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

　　2.2 巖石礦物中主微量元素的高精密度測定

　　巖石礦物中主微量元素的化學(xué)分析不僅工作量大、耗時長，而且操作十分繁重，而采用 XRF 法結(jié)合化學(xué)分析方法完成精密度要求很高的巖石全分析可以大大簡化實(shí)驗(yàn)分析過程，并且效果很好。70年代初，人們試圖利用當(dāng)時的條件解決這個問題，試驗(yàn)過薄試樣法、粉末壓片法和熔融法，直到 70 年代中、后期，硼酸鹽熔融制樣、基體效應(yīng)的數(shù)學(xué)校正及計算機(jī)的應(yīng)用三項關(guān)鍵技術(shù)方法的相繼解決，為X 熒光光譜分析技術(shù)在巖石和礦物主微量元素分析中的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。此后，用熔融法制樣進(jìn)行硅酸鹽巖石分析逐漸為國內(nèi)巖礦分析工作者所重視。許多研究人員對此做了相關(guān)的研究，先后用熔融法測定了硅酸鹽巖石中 30 種元素，并對熔融制樣的條件做了進(jìn)一步試驗(yàn)。

　　總之，用 XRF 法測定主、次量元素，結(jié)合化學(xué)法測定 FeO、CO2、H2O+或燒失量等的巖石全分析方法，已在我國的地礦、冶金、建材、化工等部門廣泛應(yīng)用。經(jīng)多批硅酸鹽巖石國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值分析的驗(yàn)證表明，方法的精密度和準(zhǔn)確度很好，符合有關(guān)部門質(zhì)量管理規(guī)范要求，現(xiàn)正著手制訂 XRF 測定硅酸鹽巖石類物質(zhì)化學(xué)成分的標(biāo)準(zhǔn)方法。

　　2.3 XRF 在礦石礦物分析中的應(yīng)用

　　XRF 技術(shù)曾被引入于解決鈮鉭、鋯石和稀土礦石礦物中 Nb、Ta、Zr、Hf 和 REE 的定量分析問題，取得了較好的效果。

　　近年來，XRF 分析技術(shù)在單礦物、有色、黑色、稀有以及非金屬礦物的分析中也發(fā)揮了重要作用。例如對于輝鉬礦、鋯英石、硅酸鹽單礦物、閃鋅礦和黃銅礦等礦物的快速測定。此外，采用 XRF 法對巖石、土壤和水系沉積物等粉末狀標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備時進(jìn)行均勻性檢查，也是一種較為可靠的方法。

　　2.4 化學(xué)預(yù)富集與 XRF 測定痕量元素

　　采用全反射 XRF 分析技術(shù)進(jìn)行痕量和超痕量元素測定，取得了較好的效果。但對于一般的波長色散型或能量色散型 XRF 光譜儀，欲進(jìn)行痕量和超痕量元素的測定，通常需要將待測的痕量和超痕量元素分離富集到某種適當(dāng)?shù)妮d體上進(jìn)行測量。

　　目前，XRF 分析中涉及的化學(xué)預(yù)富集手段有：共沉淀、活性炭吸附、活性炭紙吸附、電化學(xué)富集、溶劑萃取、離子交換樹脂交換、離子交換樹脂填充紙、纖維素酯萃取薄膜等。我國試制的離子交換樹脂填充紙和纖維素酯微孔萃取膜已成功地應(yīng)用于 XRF 分析中的預(yù)富集�；钚蕴课�附共沉淀富集，XRF 測定 Re,其檢出限可達(dá) 0.3μg/g.銀型活性炭吸附紙吸附，XRF 測定 Br,汞型活性炭紙吸附測定 I,均獲得較低的檢出限。

　　2.5 XRF 在野外現(xiàn)場中的應(yīng)用

　　X 射線熒光光譜分析技術(shù)還可以用于野外現(xiàn)場分析，具有很明顯的優(yōu)勢。如成都理工大學(xué)等單位在上世紀(jì) 70 年代研制了便攜式XRF,此后便一直將其應(yīng)用于野外的試驗(yàn)研究，并不斷改進(jìn)儀器與實(shí)驗(yàn)方法，獲得了很大的社會經(jīng)濟(jì)效益。80 年代中期，北京礦冶總院將芬蘭奧托昆普公司的新一代微機(jī)便攜式 XRF 儀器用于礦山的現(xiàn)場分析，取得很大成功，從此在我國引發(fā)了研制和應(yīng)用這類儀器的熱潮。

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