X射线荧光光谱法对牙科铸造合金中贵金属含量的测试

许雅 吴奕阳 黄国芳 戴珏 / 国家金银制品质量监督检验中心（上海）

X射线荧光光谱法对牙科铸造合金中贵金属含量的测试

许雅 吴奕阳 黄国芳 戴珏 / 国家金银制品质量监督检验中心（上海）

阐述了应用X射线荧光光谱法（XRF）对牙科铸造贵金属合金中贵金属含量进行分析检测。研制牙科铸造贵金属检测用工作标样，结合基本参数法和标准工作曲线法，通过一定的数据处理，对于不同类型的牙科铸造贵金属合金，得到不同的校准曲线，从而测得牙科铸造贵金属合金中的贵金属含量。测试结果与其他方法（ICP-AES法、AA法）结果比较，证明方法准确可行，且此方法更简单，快速，无损。

X射线荧光光谱法；牙科铸造贵金属合金；无损

0 引言

由于贵金属合金具有极佳的互容性、相当好的化学稳定性和优良的机械性能，同时其熔点低，铸造灵活性好，收缩率小，所以被广泛应用于牙科修复中，其中最常见的是用于制作贵金属烤瓷牙。对牙科铸造用贵金属合金，金和铂族金属（铂、钯、铱、钌和铑）的含量通常在25%～75%之间，或是金含量不小于60%、且金加铂族金属总量不小于75%。目前国内的牙科铸造用贵金属合金材料通常由金、铂、银、钯等贵金属元素和铜、锌、镓、铟等合炼而成的合金材料。元素不同或是含量不同都会导致合金在各种性能上有显著差异，影响产品质量。不同成分的牙科铸造用贵金属材料，其强度和颜色均不同，在牙科修复中的适用范围也不同。

对牙科铸造用贵金属合金的成分，目前常用的检测方法多为化学方法，包括原子吸收光谱法（AA法）、ICP-AES法等。化学法提供的数据准确可靠，但是要熔解样品，进行前处理，分析周期长，对样品进行破坏并有所损耗。故对于合金材料的测试，用化学法进行分析测试是可行的，但是对于半成品或是成品，无损而快速的X射线荧光光谱检测法无疑是更好的选择。本文介绍用能量色散X射线荧光光谱法对牙科铸造用贵金属合金中的贵金属含量进行无损分析测试。

1 基本原理

在能量色散仪中，X射线管发出一次X射线照射样品，激发试样中的化学元素，不同元素的原子受激产生不同能量的特征X射线。探测器同时接收样品中所有元素发出的未经色散的二次X射线，得到一系列幅度与元素含量成正比的脉冲，然后探测器输出，经放大再送进脉冲高度分析器，脉冲高度分析器按脉高分布的平均脉冲高度加以分离，即按入射X射线的光子能量把它们分开。测定各元素特征X射线的能量及强度，根据特征X射线强度与含量的线性关系，从而达到定性和定量的分析。

2 实验方法

2.1 实验条件

实验仪器：EDX-7000型X射线荧光光谱分析仪。

实验条件：选定束径5 mm；设定高压50 kV，死时间控制在25%～35%，电流自动，时间每个通道60 s。

2.2 方法

研制牙科铸造贵金属合金工作标样，使用随机分析软件，利用X射线荧光光谱仪自带的FPM定量法软件，使用国家金、铂、钯、银首饰标准物质和准确定值的工作标样作为校准标样，在仪器上建立分别以金、银、钯为主要元素、包括牙科铸造贵金属合金中常见的铂、钌、铜、锌、铟、镓、铱等各种元素的三个定量分析方法（简称MAu、MAg、MPd）。

在实际测试过程中，首先对样品进行全元素半定量分析，确定样品的主要合金类型。依据半定量分析结果，再选择相应的定量分析方法，对不同合金类型的牙科铸造贵金属合金，按上述三种不同的定量分析方法进行贵金属含量的无损分析测试。

3 结果和讨论

3.1 工作标样的研制

参照国内外普遍使用的牙科铸造贵金属合金，结合国内有关标准中与牙科铸造贵金属合金相关的要求，同时考虑到易用于建立准确的无损检测方法，初步确定了系列工作标样的配比，最后选择了六种不同类型合金作为工作标样。

根据合金类型选用相应的定量分析方法，每个样品选取不同的七个点，在相同的条件下，进行强度测试，对这六种合金进行均匀性检查。用化学法（AA法和ICP-AES法）进行分析测试，根据检测结果，取其平均值作为各工作标样各元素的值，六个工作标样的定值如表1所示。

表1 六个工作标样的定值

3.2 X射线荧光光谱实验方法

对于X射线荧光光谱分析方法，被测元素的互相干扰、背景强度的影响等，都会影响分析结果的准确性。实验方法的建立过程中，在分析谱线、能量分析范围、强度的计算方式、谱线的重叠校正等方面，通过进行各类实验来合理地选择、修正分析条件，不断优化分析程序，最大程度的减小各种因素的影响，从而获得满意的检测结果。

以方法MAu为例，MAu是为高含金量牙科贵金属合金建立的分析程序。高含金量牙科铸造贵金属合金中，85%左右的金、10%左右的铂为主体元素的合金是其中常见的一种类型。金的原子序数为78，铂的原子序数为77，金和铂的分析谱线相邻，两元素的强度峰必然有部分重叠。图1为3#标样用MAu分析所得的铂、金元素的X射线荧光光谱谱图。

由图1可以看出，尽管金和铂的Lα1峰要强于Lb1峰，但是他们的Lb1峰明显宽于La1峰。选择峰宽的谱线，便于减低相邻两条元素谱线的重叠干扰。金、铂为主要元素，它们的Lb1峰强度也足够用以分析。因此，选择AuLb1、PtLb1为金、铂的分析谱线。在选择重叠校正参数时，鉴于金的含量远高于铂的含量，所以，忽略了PtLb1对AuLb1的重叠干扰，设定了AuLb1对PtLb1的重叠校正。表2为设定的金、铂元素的谱线分析条件。

图1 3#标样用MAu分析所得的铂、金元素的X荧光光谱谱图

表2 设定的金、铂元素的谱线分析条件

3.3 样品的测试比对

使用建立的X射线荧光光谱法的三个定量分析方法，对三件工作标样1#、3#、4#和三件样品8#、牙桥1#、牙冠2#进行分析测试和比对。1#、3#、牙桥1#样品使用MAu进行测试，4#、牙冠2#样品使用MPd进行测试，8#样品使用MAg进行测试，每件样品检测三次，取其平均值。工作标样有AA法和ICP-AES法分析数据，三件样品用ICP-AES法进行成分分析。三种方法对金、银、铂、钯、钌的分析结果，如表3所示。

由表3可知，使用X射线荧光光谱法对牙科铸造贵金属合金中的贵金属含量进行分析测试，所得的结果值与两种化学法（ICP法、AA法）的平均值比较，偏差不大于±0.8%。

表3 金、银、铂、钯、钌的分析结果

4 结语

本文应用X射线荧光光谱法对牙科铸造贵金属合金中的贵金属含量进行分析测试，方法无损耗、快速、准确，能满足对牙科铸造贵金属合金原料、半成品、成品中的贵金属含量测定。

[1] 全国有色金属标准化技术委员会. GB/T 17168-2008牙科铸造贵金属合金[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2] 薛淼.铸造贵金属合金[J].口腔材料器械杂志，2001，10（2）：104-109.

[3] Givan D A.Precious metal alloys for dental applications-Precious Metals for Biomedical Applications-5[J].Precious Metals for Biomedical Applications，2014，60（01）：109-129.

[4] Pang X H.Determination of Au and Fe in precious metals and alloys by ICP-AES[J].Physical Testing & Chemical Analysis，2008，44（4）：348-349.

[5] Bertin,EugeneP.Principles and practices of X-Ray spectrometric analysis [M].Plenum Press，1975.

Determination of precious metals’ content of dental metal alloy by XRF method

Xü Ya，Wu Yiyang，Huang Guofang，Dai Jüe
National Center of Quality Supervision & Inspection On Gold-Silver Products (Shanghai)

The XRF method was applied to the determination of precious metals’ content of dental precious metal alloy. Using FPM and standard curve method, through specific technical operation, we could get different calibration curves for different type of alloy. Compared with ICP and AA methods, the EDXRF method was proved to be available and more simple and rapid.

XRF; dental precious metal alloy; Non-destructive