黄金饰品纯度的检测技术研究

兰志山

[摘 要]随着经济水平的不断提高，市场上黄金饰品的样式、品种越来越多样化。由于制作工艺的不断进步，以假乱真的伪劣黄金饰品的数量越来越多，严重侵害了消费者的利益。因此，在不破坏黄金饰品的情况下，对饰品进行检测就显得格外重要。本文对黄金饰品纯度的检测技术进行分析研究。

[关键词]黄金饰品；X射线；无损检测

中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0094-01

X荧光能谱仪主要由信号处理和数据计算、样品室、X荧光探测器、X荧光激发源四个部分构成。X荧光能谱仪能够对黄金饰品进行无损检测，具有准确、快速、简便、不破坏黄金饰品的特点。

1、 X荧光光谱法无损检测概述

1.1 X荧光

在电子跃迁中，外层电子携带的能量高于内层电子携带的能量，电子从外层迁移到内层空穴后，将释放多余的能量。能量释放的形式是电磁波，高频电磁波的频率位于X波段上时，就是一种X射线，即X荧光。由于不同原子的电子能级存在特征性，当原子受到外界激发时，电子跃迁中的X荧光也存在特征性，存在着特定的能量与波长。

为了使被检测物质产生特征的X荧光，就应当选用较高能量的光子源激发。通常，光子源可以选用高能量的加速离子或电子，可以选用X射线，可以选用γ射线。通常为了进行激发，可以采取以下几种方法。首先，源激发。因为放射性同位素物质能够连续发出γ射线，所以可以激发X荧光。通常，源激发采用的放射性同位素物质包括109Cd、55Fe、244Cm、241Am等。将反射性同位素位置放置于密封的铅罐中，在铅罐上留出几十毫米或几毫米孔径的小孔，便于γ射线照射被待检测物质。信噪比高、单色性好、重量轻、体积小、可制造简易式便携的仪器，是源激发的主要特点。但是，源激发具有功率低的缺点，测量灵敏度与荧光前度较低。此外，一种放射性同位素只可以分析少量的元素，在分析更多的元素时，需要混合使用多种放射性同位素源。其次，管激发。激发源是X射线管，即是管激发。使用密封金属管作为X射线管，利用高压将高速阴极电子束打在Mo靶、W靶、Rh靶、Cu靶等阳极金属材料靶上，从而激发X射线。经过金属管的端窗或侧窗，X射线照射到待检测物质上，进而激发X荧光。因为X射线管能够发出强度较高的X射线，所以能够充分激发、测量待检测物质中的痕量元素。此外，因为能够随意调整X射线管的电流与高压，所以可以获得能量分布不同的X射线，更加有利于检测。

1.2 X荧光的探测

当光子源照射到待检测的物质上时，构成物质的不同元素将发出具有各自特征的、混和在一起的X荧光。X荧光存在特征的能量与波长，物质中产生荧光元素的浓度直接影响着荧光的强度。为了区分各个元素混和在一起的X荧光，可以采用相应的分光技术。经常使用的分光技术主要有两种：波长色散广谱技术和X荧光能谱技术。

X荧光能谱可以进行定性和定量分析。X荧光能谱定性分析，能够判断X荧光能谱中的荧光峰位，根据峰的能量位置推测待检测物质中含有的元素。各个元素的峰位在X荧光能谱仪上均对应着一个能量值。X荧光能谱定量分析，即根据X荧光能谱峰的计数强度和待检测物质中元素的浓度的相关性，采用相应的计算方法，依据X荧光能谱峰的计数强度确定待检测物质中元素的浓度。

X荧光是非可见光，是波长非常短的电磁波，通常使用探测器将X荧光的电磁波信号转化为电脉冲信号。Ge（Li）锂漂移锗晶体探测器、液氮致冷或电致冷Si（Li）锂漂移硅晶体探测器、高纯锗晶体探测器、高纯硅晶体探测器、半导体致冷Si PIN探测器、HgI2晶体探测器、充气（He，Ar，Kr等）正比计数管、NAL晶体闪烁计数器等是几种使用较广的探测器。荧光探测的能量范围、分辨率、检出限等是判断探测器性能的主要参照指标。高档探测器能够同时检测浓度不同的所有元素，分辨率通常是150～180eV。中档探测器能够检测数量较多的元素，却难以有效地检测痕量元素，分辨率通常是200～300eV。低档探测器只能检测少量的元素，难以检测物质中存在的微量元素，分辨率通常是700～1100eV。

1.3 X荧光能谱仪

目前，X荧光能谱仪的种类较多，既有能够在野外使用的便携式简易荧光能谱仪，又有能够在实验室中进行精密检测的大型X荧光能谱仪。X荧光能谱仪的工作原理都是一样的，X荧光能谱仪检测通常包括四个主要的系统：信号处理和数据计算机系统、样品室、X荧光探测器、X荧光激发源。

目前，X荧光能谱仪主要有便携式荧光能谱仪、小型管激发X荧光能谱仪、大型X荧光能谱仪等几种类别。首先，便携式荧光能谱仪。便携式荧光能谱仪的激发源是同位素源，具有体积小巧、携带方便的优点，适用于野外分析与现场分析，适用于大型工件鉴定与零件元素分析的鉴定。便携式荧光能谱仪的主要缺点是难以获得较高的分析精度，通常用于准定量分析、半定量分析或定性分析。其次，小型管激发X荧光能谱仪。小型管激发X荧光能谱仪采用正比计数管技术，体积较小，价格较低，适用于分析高含量单元素。但是，小型管激发X荧光能谱仪的分辨率较差，难以准确分析多元素或相邻元素，通常只能对一个元素做半定量分析。第三，大型X荧光能谱仪。大型X荧光能谱仪采用的是管激发与Si（Li）探测器技术，可以分为电制冷与液氮制冷两种。大型X荧光能谱仪具有很高的灵敏度、稳定性、准确度，能够对Na～U的各种元素进行同时分析。最后，性能特殊的X荧光能谱仪。这类仪器不但可以进行平均成分分析，还能够通过可变的X光光束对样品进行成分分析，能够给出元素的面分布图。

2 黄金饰品无损检测

不同种类的X荧光能谱仪配备的信号与数据处理技术、探测器、激发源都不尽相同，所以不同种类的X荧光能谱仪的检测能力有着较大的差别。因此，在黄金饰品X射线荧光光谱法无损检测中，应当根据实际情况选用恰当的能谱仪。目前，市场上出售的测金仪的型号较多，探测器多为正比计数管，并配备放射性同位素源。固定的放射性同位素源能量激发的范围相对较窄，同时正比计数管的分辨也相对较低，这种组合一般只适用于少元素样品或单元素样品的定量测试。例如，241Am放射性同位素源，能够适用于能量激发较高的Pd（K系）荧光、Pt（L系）荧光、Ag（K系）荧光、Au（L系）荧光，能够用于分析贵金属（如黄金饰品等）的成色。为了实现定量分析准确的目的，用于检测的仪器应全部利用标准物质或标准样品进行校正。大型X荧光能谱仪检测贵金属的成色更加准确，也需要标准样品与标准物质进行校准。我国使用的是沈阳冶炼厂的铂钯合金标准样品和黄金合金标准物质。

在黄金饰品无损检测中，经常使用的小型黄金成色分析仪，虽然具有快速方便的特点，但是仪器功率较低，只能够用于表面分析，难以准确检测包金，检测结果的准确度也较低。而X射线荧光光谱仪具有功率大、精度高的优点，能够综合采用基本参数发和经验系数法进行分析，有利于降低因黃金饰品表面不规则而导致的误差，能够在不破坏黄金饰品的情况下，检测Ag、Ni等主次元素。因为X射线具有较强的穿透能力，所以能够对1毫米以下的包金镀层的黄金饰品进行准确的检测。在具体的检测过程中，黄金饰品X射线荧光光谱法无损检测运用了基本参数法，考虑到样品表面、增强效应、X射线荧光基本吸收效应等对荧光强度的影响，将测量和计算误差准确的扣除。综合经验系数法与基本参数法制定工作曲线，降低了检测中各种不利效应对黄金饰品检测的干扰，实现了准确、快速分析黄金饰品中主次元素的目的。

3 结语

综上所述，X射线荧光光谱法在黄金饰品的检测中，具有准确、快速、简便等特点，是黄金饰品无损检测的重要方法，值得大力推广应用。

参考文献

[1] 余臣，吴云峰，等.X射线检测仪控制系统的设计[J].电子设计工程，2011，（03）.

[2] 吕松.小径管X射线检测透照布置的探讨[J].无损检测，2010，（07）.