[发明专利]X射线荧光光谱分析中用于萤石样品的制样熔剂

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析领域，具体地说是一种X射线荧光光谱分析中用于萤石样品的制样熔剂。

背景技术

元素特征X射线谱是X射线荧光光谱分析的基础，特征X射线产生于内层电子能级之间的跃迁，该跃迁反映的该原子的结构特性与元素种类有关，元素的特征X射线的波长λ与原子序数Z的关系由莫塞莱(H.G.Moseley)公式表示：

λ＝K(Z-s)-2

式中K、s为常数。

该公式为确定元素特征即进行定性分析的基础。

元素的特征X射线谱有一系列谱线组成：如K线系、L线系、M线系等，每个谱线系又有一系列的谱线组成：如Kα、Kβ等。

对于某一元素的特征谱线，其X射线荧光强度与该元素的含量成正比，以此作为定量分析的依据。

在X射线荧光光谱定量分析中，测量结果的准确度与仪器、标样、操作、样品等因素有关，其中样品因素最为关键，这主要是基体效应和不均匀效应。

基体效应：基体是指被分析元素以外的主量元素，而基体效应是指基体的组成以及物理、化学状态对分析元素谱线强度的影响。这种影响通常表现为分析元素谱线强度的增加和减少。强度增加者称为增强效应，强度减少者称为吸收效应。

克服基体效应的主要方法有：用轻元素作稀释剂与试样混合均匀的稀释法、将样品制成很薄的薄试样法、增量法、数学校正法等其它方法。实际应用中常综合使用。

不均匀效应：通常也叫做异质效应，为粉末样品所固有。大致分为粒度效应、偏析效应和矿物效应三种。粒度效应表现为被测量的分析元素的X射线荧光强度与分析试样的粒度大小有关联。通常为粒度越小强度越大(但也有与此相反的情况)，轻元素(如F、Na、Mg等)的粒度效应比重元素严重。偏析效应主要由粒子混合不充分而产生的粒间偏析和元素分布对粒度分布的不均质产生，比如结晶偏析、重力偏析等。矿物效应主要因同一元素的赋存相态多元化而产生，表现为元素含量相同而元素赋存相态不同的样品，其X射线荧光强度也不相同。

克服不均匀效应的主要方法有：研磨压片法、溶解液化制样法、熔融制样法(玻璃熔片法)。

研磨压片法就是对粉末样品进行一定时间的研磨而后进行加压成型的制样方法，其主要优点为操作简单，但仅能缓解不均匀效应，而无法消除，对轻元素而言无论如何也达不到定量要求。

溶解液化制样法通过特别的化学试剂和处理方法，把粉末样品转化为液态样品，使相态单一，完全没有不均匀效应，但液态样品对仪器往往有致命伤害，不到万不得已，通常不推荐使用。

熔融制样法(玻璃熔片法)是将熔剂(如Na₂B₄O₇)与粉末样品以一定比例混合放入坩埚内，于900-1300℃内的某一固定温度下熔融，冷却熔融体即制得玻璃状试样的方法，通常称为玻璃熔片法。高温热源通常为电炉、高频炉等。熔剂通常为Na₂B₄O₇、Li₂B₄O₇、LiBO₂等。熔融制样法通过选择合适的熔剂、经过液态状高温熔融体的处理，可以完全消除粉末样品所固有的不均匀效应。

X射线荧光光谱分析在地质样品的分析测试方面取得了显著成效，对于硅酸盐岩石、碳酸盐岩石、铁矿石、铝土矿等地质样品的全分析方面，几乎完全取代了操作复杂、分析时间长、污染环境的湿法化学分析法，X射线荧光光谱分析法主要特点为：操作简单、分析速度快、几乎不污染环境，当前被称为绿色分析法。

对于氟含量较高，特别是萤石类的地质样品的分析测试，为了克服湿法化学分析操作复杂、分析时间长的问题。一直在进行使用X射线荧光光谱分析萤石类样品的研究。操作简单的粉末压片法存在着无法消除的粒度效应和矿物效应，对于轻元素氟的测定，情况会尤其严重，使得使用X射线荧光光谱法对F进行定量分析变得十分困难。而在通常使用Li₂B₄O₇作为熔剂的熔融制样法中，又因在熔融过程中有BF₃的挥发，而导致较大偏差的测量结果，甚至无法进行定量测量。