[发明专利]X射线荧光金含量及镀、包金厚度测试方法

说明书

本发明涉及一种含量、厚度测试方法，具体地说是一种X射线荧光金含量及镀、包金厚度测试方法。

在市场上，金制品(金、银、铜)和镀、包金赝品主要涉及的元素为金、银、铜三种；银、铜是金制品调节色泽和成色最常用的元素，也是作为镀、包金赝品最常用的底衬材料。放射源²⁴¹Am激发，金物质产生的特征X射线能量为9.71kev和11.44kev；Ag的X射线能量为22.1kev；Cu的X射线能量为8.04kev，现有的″X射线荧光分析黄金成色仪″，由于其技术基础是对各元素受激特征X辐射谱进行″闭环法″处理，是不能判别金制品和以铜、银为衬底的镀、包金赝品的。尽管加入了若干不可靠的人为干预，当镀、包金厚度大于某个值的赝品(例如铜衬底镀10μ厚的纯金)就无法测出。

本发明的目的在于利用物质的不同的X射线能谱和康普顿、瑞利散射谱，提供一种能够准确甄别金制品和以铜、银为衬底的镀、包金赝品，并且测量镀、包金制品的镀、包金厚度的X射线荧光金含量及镀、包金厚度测试方法。

本发明的目的是通过以下手段实现的。一种X射线荧光金含量及镀、包金厚度测试方法，其原理如下：对放射源²⁴¹Am来说，金、银、铜三种元素不但能够产生不同的特征X辐射射线能谱，而且对源出射的59.5kev的低能γ射线有着显著差别的质量康普顿吸收系数μC、质量瑞利吸收系数μR，以及μC、μR在总质量吸收系数中占的份额μC/μ、μR/μ。由此特征，可测出物质中金、银、铜的X特征能谱以及康普顿散射谱、瑞利散射谱，再进行一系列的谱峰处理，可推断出被测物质的组分和含量。根据射线与物质相互作用理论；对一个以金元素为主的样品，其铜、金的特征X辐射产生效应的最大厚度即″有效层″厚度均为5-10μm，银约为30μm；而59.5kev低能γ射线产生的康普顿散射和瑞利散射的″有效厚度″达200μm或更大些。因为，对金制品来说，样品中各元素是均匀混合的，在与不同能量谱线相应的不同厚度的″有效层″内，元素的组份是相同的。但对以铜、银为衬底的镀、包金样品就不一样，当镀、包层厚度小于其相应的″有效厚度″时，也就是″有效层″内的元素组份不是均匀的，它包含着镀、包层元素和底衬元素的分层结构。因此，理论上在200μm厚度范围内，通过测量金、银、铜的特征X射线谱与康普顿、瑞利散射谱之间的相关特征，被用于作为甄别金制品与镀、包金赝品以及测定镀、包层厚度的主要依据。其测试方法为在²⁴¹Am或¹⁰⁹Cd放射源的照射下，通过探测器测量出纯银、纯铜样品的银、铜的受激特征的X辐射强度(S_AgO、S_CuO)和一次康普顿散射和瑞利散射的强度S_CO(Ag)、S_RO(Ag)、S_CO(Cu)、S_RO(Cu)，以及镀、包金样品的金、银、铜的受激特征X辐射强度S_Au、S_Ag、S_Cu和一次康普顿散射和瑞利散射的强度S_C、S_R，在归一化金含量份额[a_u]值和镀、包金样品的金的受激特征X辐射强度(S_Au)与剩余瑞利散射强度(S_R’)的比值R₂(R₂=S_Au/S_R’)的坐标上，对仪器建立金制品的[a_u]-R₂值的区域，其中S_R’=S_R-S_RO(Ag)·S_Ag/S_AgO-S_RO(Cu)·S_Cu/S_CuO；在归一化金含量份额[a_u]值和镀、包金样品的金的受激特征X辐射强度与剩余康普顿散射强度(S_C’)的比值R₁(R₁=S_Au/S_C’)的坐标上，对仪器建立金制品的[a_u]-R₁值的区域，其中S_C’=S_C-S_CO(Ag)·S_Ag/S_AgO-S_CO(Cu)·S_Cu/S_CuO；对仪器系统用不同衬底，不同镀、包金厚度的系列样品进行刻度，并分别对刻度点值进行函数拟合，得到曲线的数学表达式：铜衬底d=f₁([a_u])；d=f₂(R₂)，银衬底d=f₃([a_u])；d=f₄(R₂)。在²⁴¹Am或¹⁰⁹Cd放射源的照射下，通过探测器测量出待测样品的(待测样品指的是金制品或以铜、银为衬底的镀、包金饰品)受激特征的X辐射强度(S_Au、S_Ag、S_CuO)和一次康普顿散射和瑞利散射的强度S_C、S_R，计算其R₁、R₂和[a_u]值，在相同的[a_u]值下，比较待测样品的R₂和金制品的R₂₀值大小，R₂不显著大于R₂₀值，则为金制品，R₂显著大于R₂₀值，则为镀、包金赝品；在相同的[a_u]值下，比较待测样品的R₁与金制品区域的R₁₀值大小，R₁显著大于R₁₀，则底衬材料为银或以银为主体；R₁显著小于R₁₀，则底衬为铜或以铜为主体，R₁既不显著大于R₁₀，也不显著小于R₁₀，则底衬材料为银、铜有相当含量的混合物。如果被测样品的[a_u]小于等于0.95,R₁小于R₁₀且大于零，则用d=f₁([a_u])计算镀、包层厚度；如果[a_u]大于0.95,R₁小于R₁₀且大于零，则用d=f₂(R₂)计算镀、包层厚度；如果[a_u]小于等于0.95,R₁大于R₁₀或R₁小于零，则用d=f₃([a_u])计算镀、包层厚度；如果[a_u]大于0.95，且R₁大于R₁₀或R₁小于零，则用d=f₄(R₂)计算镀、包层厚度。