研究X射线荧光光谱无标样分析技术在出入境矿产品检验中的应用

滕亚君(云南出入境检验检疫局,云南昆明 650228)



研究X射线荧光光谱无标样分析技术在出入境矿产品检验中的应用

滕亚君
(云南出入境检验检疫局,云南昆明 650228)

【摘 要】近年来,国内矿产品的检验工作出现严重问题,一些不良企业将废弃矿产品以及有害矿产品申报进口,而传统的检测技术无法准确测定矿产品内元素的含量,导致大量不合格的矿产品流入到我国境内。无标样技术是一项先进的检测技术,能够大范围检测元素的浓度,且不会对检测样品造成破坏。本文对无标样技术进行分析,并阐述无标样技术的应用前景。

【关键词】X射线 无标样分析 荧光光谱 矿产品检验

无标样技术是基于X射线光谱对矿产品进行检测，并将康普顿线以及瑞丽线的测定强度及理论强度进行比较，判定检测数据的准确性。本文对无标样技术进行分析，包括无标样技术的测定步骤、测定原理、校正方法、测定数据的判定依据以及测定影响因素等，并依照矿产品的实际检验过程进行模拟实验，从而验证无标样技术的测定效果。

1 无标样技术的测定步骤、测定原理以及校正方法

1.1 测定步骤以及测定原理

在无标样技术的运用中，通常需进行以下步骤:第一，对样品的特征谱线进行扫描，从而获得净强度值。通常有两种测定方法能够准确得出强度值，分别是扫描测定法以及定点测定法。在扫描测定法的运用中，对特征谱线进行特定范围的扫描，能自动获取谱线的背景以及峰位，从而得出净强度值。通过扫描测定法能够获取背景的准确位置以及峰位的准确位置，但由于测定峰位以及背景位的时间较短，且信号在测定中会产生较大的波动，对检出限要求较高；在定点测定法的运用中，能直接在谱线的背景位置以及峰位进行测定，并能在峰位以及背景位置进行长时间测定，从而使信号在测定中能够保持稳定。但由于谱线的实际位置和理论位置存在较大差异，需要将谱线的峰位以及背景位置重新进行定义。因此，在测定元素较多的样品时，通常选用定点测定法。第二，对谱线进行校正。当谱线出现重叠现象时，需选定相应的特征谱线对元素进行测定，再选定没有发生重叠现象的谱线进行测定。在校正过程中，当两条出现重叠的现象时，往往无法直接获得谱线的净强度值，这就需要依靠其它谱线对重叠谱线进行校正。

1.2 光谱仪灵敏度的校正方法

在无标样技术的运用中，需要对光谱仪的灵敏度进行校正。就灵敏度而言，硼、轴等元素的灵敏度参数是由光谱仪自身的特性所决定，而每台光谱仪的灵敏度参数都是由制造商所设定。制造商在光谱仪出厂前，通常会在光谱仪中附带多个参考样品。当光谱仪处在不同测定条件下，就能利用参考样品对光谱仪的灵敏度进行校正。例如，当光路以及样品尺寸出现变化时，就可以参考样品对光谱仪的灵敏度重新进行校正。

1.3 测定数据的判定依据

在无标样技术的运用中，通常依照样品元素的含量获取康普顿线以及瑞丽线的强度，将实际测出的强度与理论强度相比较。如果两者数据较为接近，就表明依靠无标样技术所测定的结果较为准确；如果两者数据相差较大，则表明基体重量出现偏差。对轻基体样品而言，主要根据康普顿线的数值进行判定；对重基体样品而言，主要根据瑞丽线的数值进行判定。

2 影响无标样测定结果的主要因素

2.1 样品的厚度

如果样品中重元素的含量较少，在光谱仪的测定中，特征谱线极易穿透样品。对此，在测定前需输入样品的相关参数，包括直径以及质量，并利用分析软件粗略得出样品的密度，再依照样品密度、样品质量以及样品直径，获取样品的厚度，从而避免测定结果受到样品厚度的影响。

2.2 支撑膜

在测定液体以及粉末等样品时，需将测定样品装入至液体杯中。但由于杯中的支撑膜会将X射线信号进行吸收，给测定结果造成偏差。对此，在测定前需输入支撑膜的相关参数，包括膜的密度、膜的质量以及膜的化学成分等数据，从而避免测定结果受到支撑膜的影响。

2.3 样品的形状

如果样品的表面较为粗糙以及尺寸较大，会造成X射线强度值出现偏低的现象。对此，通过分析软件将测定数据进行归化处理，并设定强度系数，根据归化后的数据结果计算含量，从而避免测定结果受到样品形状的影响。

3 无标样技术的实际应用

3.1 高岭土烧镁量的测定

高岭土是一种出口量较多的矿产品，由于高岭土的外观与烧镁的外观较为相似，需向海关提供一份通关单，并注明高岭土中不含有烧镁。通过无标样技术，能够准确的将高岭土与烧镁进行判定(见图1)。

3.2 进口铁矿有害元素的测定

通过无标样技术，能够准确测量出进口铁矿中有害元素的含量

(见图2)。

3.3 矿产品的预验

通常来讲，不同成分的矿产品所适用的测定方式也不同。例如，如果锌的含量超过1%，就选用碘量法；如果锌的含量处在0.02%至4%的范围内，就选用吸收光谱法；当锌的含量处在0.02%至12%的范围内，就选用极谱法。通过无标样技术，能预先粗略测出锌的含量，在检测过程中利用相应手段将客观因素进行排除，获取准确的测定结果。

3.4 判断矿产品是否具有使用价值

部分矿产企业为了解决原料的供应问题，将一些废物原料进行改造，并将这些废物原料作为矿产品申报进口。通过无标样技术，能够快速鉴别出废物原料。例如，对矿产品中元素的含量进行半定量检测；对石化产品的元素含量进行测定。

4 结语

综上所述，无标样技术在矿产品检验工作中具有重要作用。通过无标样技术，能够准确测定出矿产品元素的浓度，并且不会对矿产品的组成成分进行破坏。在无标样技术的运用中，通过扫描测定法以及定点测定法，能准确获取谱线的背景位置以及峰位，运用相应的矫正方法将重叠谱线进行校正，从而获得矿产品的元素含量。总而言之，随着无标样技术不断更新，在未来矿产品检验市场中必将发挥重要作用。

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作者简介:滕亚君(1980—),女,云南宣威人,硕士研究生,云南出入境检验检疫局,工程师。研究方向:金属、化工、矿产品、轻工纺织品分析检测。