熔融制样X射线荧光光谱法测定珍珠岩矿中主量元素

张志波

(河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 450000)

随着我国社会主义经济的不断发展，我国的科学技术水平也随之实现了快速的提升，其中X射线荧光光谱法就是其中的一个典型代表。熔融制样X射线荧光光谱法可以将珍珠岩矿中的主量元素准确地测定出来，如 Mg、Na、Fe、Si、K、Ti、Al、Ca 等，而且与传统的测定办法相比，其操作更加方便，而且耗时更短，材料损耗也更少。

一、X射线荧光光谱法的概念

X射线荧光光谱法是当照射原子核的X射线能量数量级等同于原子核的内层电子的能量数量级时，核的内层电子在共振吸收射线的辐射能量之后出现跃迁，之后在内层电子轨道上便出现一个空穴，处在高能态的外层电子逐渐向低能态的空穴回跳，同时以X射线的方式把过剩的能力释放出来，所形成的X射线就是反映各元素特点的X射线荧光谱线。X射线荧光谱线的能量等同于X射线荧光谱线的能量与原子内壳层电子的能级差相等，也就是原子特定的电子层间跃迁能量。X射线荧光光谱法是通过初级X射线光子或其他微观离子来对待测物质中的原子加以激发，使其形成荧光，即初级X射线，从而达到研究化学态及分析物质成分的目的。根据不同的探测办法、色散办法以及激发办法，可将X射线荧光光谱法分成X射线能谱法(即能量色散)以及X射线光谱法(即波长色散)［1］。X射线荧光光谱法物质成分进行分析时，检出限通常高达10-5-10-6g/g,对于很多元素的测定都可精确到10-7-10-9g/g，利用质子激发时，检测可高达10-12g/g。而且其具有良好的强度测量再现性，方便实施无损分析，同时其具有较快的分析速度，故其已经得到了广泛的应用。

二、熔融制样X射线荧光光谱法在测定珍珠岩矿中主量元素中的应用研究

(一)实验部分

1.仪器及试剂

本实验选用的仪器主要有X射线荧光光谱仪电加热多功能全自动熔样机、50t油压机，试剂主要包括四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂、硼酸、偏硼酸锂、四硼酸锂、溴化铵以及硝酸铵。

2.制备试样的办法

在铂金合金坩埚内同时放入四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂7.0000g以及经过 105℃高温烧烤过2小时的珍珠岩样品0.7000g，并对其进行均匀搅拌，再加入浓度为300g/L的溴化铵溶液0.5mL及浓度为500g/L的硝酸铵溶液2mL,再把坩埚放置于熔样机内，对其进行240s的预热，待冷却之后，坩埚和玻璃片会自行分离。同时再将标签编写样号，贴于玻璃片的非测量面上，再将其放置于干燥器内储存，避免污染及吸潮现象的出现。在测量的过程中，只可接触玻璃片的边缘，以防止测量面受到污染［3］。

3.标准样品与仪器分析条件

校准样品的化学成分应当类似于待分析样品，同时各元素的含量梯度及含量范围必须适中，而且比较确保测量结果的准确性。为了应对各种珍珠岩矿物样品的测试需求，此次实验选取的岩石、沉积物及土壤等都是与国家标准相符的，而校准样品则是选取了人工合成珍珠岩校准样品1#-5#来充当，1#-5#是将特定含量的其他元素加入珍珠岩矿样品中而合成的人工合成校准样品，再对熔片加以制作，之后再实施测量。另外再选取4#当作标准化样品，用来漂移校正。

选取三件珍珠岩矿样品来制取样品，然后再扫描 Mg、Na、Fe、Si、K、Ti、Al、Ca 等主量元素和其干扰元素的谱线，之后再对PHA、电压、分光晶体、谱峰、电流、准直器以及背景和其测量时间等仪器条件加以完善。

4.测定样品

在仪器稳定的情况下，将分析程序打开，再对分析办法加以选取，再在样品架中放置待检样品的熔片和漂移校正用样品，之后再将分析程序启动，首先实施漂移校正，随后再对样品进行测定。

(二)结果与讨论

1.制备样品的办法

采取熔融法及粉末压片法来制取样品，并对比珍珠岩样品试验。结果证明:粉末压片法更加便于操作，而且速度快且经济，然而粒度及物相却无法符合标准样品要求，存在比较明显的基体效应及颗粒效应，且准确度及测量精度也不高。而熔融法制备的熔片物相可以达到一致，可以有效地避免成分的不均匀性及样品的粒度效应等因素所造成的影响，使基体效应得到了明显地降低，而且具有较高的准确度及测量精确度。所以，熔融法制样效果更好。

2.熔剂

常用的熔剂主要有偏硼酸锂与四硼酸锂混合熔剂、偏磷酸钠、偏硼酸锂、四硼酸锂以及硼砂［3］。实验证明:偏磷酸钠无法对钠元素进行测定;硼砂的稳定性不好，且极易吸潮;单纯地选用偏硼酸锂熔剂体系或四硼酸锂体系，尽管只需较低的成本，可是熔融铸模时容易有“晶斑”出现，所以也不宜选用;而四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂制备的熔片具有较好的效果，与分析要求相符，故最终选取四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂当作熔剂。

3.熔融温度

珍珠岩样品的熔融及膨胀系数会因熔融温度而受到极大的影响。实验证明:熔融温度超过1050℃时，有助于熔融样品，而且可以有效地减少熔融时间，气泡的驱赶也更容易;而熔融温度低于1000℃时，物相无法达到统一，会产生不溶物，无法熔融完全。因此，出于对经济成本、工作效率以及珍珠岩膨胀性能的考虑，最终将熔融温度确定为1050℃。

4.样品与熔剂的稀释比

根据对相关实验结果的分析，得知:如果珍珠岩矿的稀释倍数比5小时，体系无法达到较好的流动性，无法产生透明玻璃体样片;如果稀释倍数较高，则熔片很容易成型，而且可以彻底避免测定结果因珍珠岩矿样品膨胀而受到影响，故将样品与熔剂的稀释比确定为1：10。

三、结语

综上所述，与传统的办法相比，在测定珍珠岩矿中主量元素的过程中采用熔融制样X射线荧光光谱法，其操作更加方便，而且经济成本更低，所以，熔融制样X射线荧光光谱法是一项值得全面推广的元素测定办法。

［1］褚宁，李卫刚，蒋晓光，张彦甫，毕孝瑞.熔融制样波长色散X射线荧光光谱法测定白云石中钙镁硅铁铝［J］.岩矿测试.2014(06)

［2］朱忠平，曾精华，王长根，吕立超. 熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分［J］. 岩矿测试.2014(06)

［3］刘江斌，余宇，段九存，赵伟华，李瑞仙，黄兴华，和振云，党亮.熔融制样X射线荧光光谱法测定锑矿石中的锑和14种微量元素［J］. 岩矿测试.2014(06)