X射线荧光光谱分析在考古中应用现状和展望

叙述了X射线荧光光谱分析在文物的鉴定、断代、产地及其矿料来源分析、制作工艺和保护等考古研究中的应用现状, 指出目前研究工作中亟待解决的一些问题, 并展望了XRF技术在考古中的应用前景和发展方向,意在提请X射线荧光光谱分析和考古工作者的注意,共同推动X射线荧光光谱分析在考古研究中的应用向纵深发展,为我国的考古事业做出更大的贡献。     

中国X射线荧光光谱分析的进展

作者于1979年与1982年对中国X射线荧光光谱分析的概况与进展进行过综述,并分析当时X荧光光谱分析所存在的问题,提出了建议,现结合近几年中国X射线荧光光谱分析工作者在国内外杂志上所发表的多数文章进行综述,其中包括近几年来我国X射线荧光光谱分析书刊专著的编写与出版,X射线荧光光谱分析仪器的研制与X射线荧光光谱分析的应用,特别是在X射线荧光光谱分析的应用方面,近几年进展较快,应用电子计算机校正元素间的吸收—增强效应的工作,不但吸收了国外的一些经验。应用到实际工作中去,而且对一些模式的应用提出了改进或提出不同的模式。在制样技术方面结合我国的实际情况做了某些改进,在冶金,地质,环保,建材,石油,化工,机械,文教,科研等部门,结合工作中的需要提出了不少切实可行的报告。文章中引用的文献约八十篇左右。     

中文核心期刊《岩矿测试》

欢迎订阅　　欢迎投稿　　承接广告　　《岩矿测试》杂志是中国地质学会岩矿测试专业委员会和中国地质科学院岩矿测试技术研究所共同主办的分析测试技术科技期刊 (1ＳＳＮ 0 2 5 4 5 35 7,ＣＯＤＥＮ码ＹＡＣＥＤＪ ,国内统一刊号ＣＮ 11 2 131/ＴＤ)。《岩矿测试》的宗旨是突出服务于地球科学和地质找矿事业以及促进岩矿测试技术的发展 ;主要报道国内与分析科学相关的新技术、新方法、新理论和新设备等研究成果、动态、评述以及有关实践经验 ,非金属矿开发利用、选冶工艺、土工试验、金银珠宝检测、桩机检测等。《岩矿测试》1982年创刊 ,…     

毛细管X光透镜三维共聚焦微束X射线荧光技术在岩矿样品分析中的应用

利用毛细管X光透镜搭建了三维共聚焦微束X射线荧光谱仪,处在激发道的多毛细管X射线会聚透镜和处在探测道的多毛细管X射线平行束透镜处于共聚焦状态,该共聚焦结构降低了X射线荧光光谱的背底,从而有利于降低的X射线荧光分析技术的探测极限。在上述共聚焦结构中,多毛细管X射线会聚透镜和多毛细管X射线平行束透镜的焦斑重合形成共聚焦微元,探测器只能探测到来自该共聚焦微元内的X射线荧光信号,当该共聚焦微元在样品移动时,就可利用该共聚焦技术原位无损得到样品内部的三维X射线荧光信息。该共聚焦技术使用的多毛细管X射线会聚透镜具有103量级的功率放大倍数,从而降低了该共聚焦技术对高功率X射线源的依赖程度,即利用低功率普通X射线源就可以设计毛细管X光透镜共聚焦X射线荧光技术。利用上述共聚焦微束X射线荧光谱仪对两种岩矿样品进行三维无损分析,在其中一种岩石中发现：Fe浓度大的区域Cu的浓度也大,这在一定程度上反映了岩矿自然生长的机理。实验结果证明：该共聚焦X射线荧光技术可以在不破坏样品情况下分析岩矿样品中元素成分组成和元素三维分布情况。该共聚焦三维微束X射线荧光技术在矿石勘察、玉器选材和鉴别、石质食用器皿、“赌石”和家用石质地板检测等领域具有潜在的应用。     

福建寿山黑田与坑头黑的谱学与矿物学研究

寿山石是我国国石候选石之一,也是四大图章石之首。寿山石中黑田为黑色田黄石,是田黄中的特殊品种,产于寿山溪两旁的田地中。母源区坑头占的位置产有黑色坑头石。本文将黑田与母源区的黑色坑头石(坑头黑)进行对比研究,采用X射线粉晶衍射(XRD)、红外吸收光谱(IR)、激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)和扫描电镜(SEM)对它们的矿物成分、红外吸收峰特征、颜色成因以及矿物的微区形貌特征进行对比研究。测试结果显示,黑田与坑头黑的矿物成分不同,红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明坑头黑以地开石为主;另外,X射线粉晶衍射分析表明坑头黑中可含有杂质矿物如叶蜡石、伊利石、黄铁矿和石英。而红外光谱和X射线粉晶衍射分析表明黑田的主要成分为地开石或者珍珠陶石;另外,X射线粉晶衍射分析表明黑田中含有少量的硫磷铝锶矿和镁硫铁矿。黑田与坑头黑的矿物微形貌也存在差异,黑田矿物晶粒大小不一致、片状晶体颗粒边缘圆化,说明黑田中矿物晶体曾遭受过水岩反应的溶蚀改造作用。而坑头黑中地开石结晶程度良好,晶粒呈片状,边棱尖锐,晶体颗粒大小较为一致,说明坑头黑为原生矿。根据LA-ICP-MS微量化学成分分析测试,初步认为黑田与坑头黑的黑色皆与Fe元素致色有关,该结论有待进一步测试研究。     

非金属矿二级标样配制及其粉末样品的XRF分析方法

针对X射线荧光光谱法(XRF)压片法分析中非金属矿标样不能满足实际工作需要的情况,以四川峨边五渡钾长石矿为例,研究了如何根据非金属矿一级标样配制系列二级标样,以及如何根据二级标样对非金属矿粉末样品进行XRF压片法分析的方法。在采用X射线衍射分析(XRD)和化学分析法研究钾长石矿和一级标样矿物岩石学特征基础上,根据二级标样与待测样品的矿物岩石学特征相同相似原理,确定了非金属矿二级标样配制的基本方法和要求,即二者的矿物种类相同、矿物含量和化学成分相似,并适应待测样品成分的波动及矿物加工的需要,有利于XRF标准工作曲线的绘制;采用实验确定的非金属矿XRF压片法制样条件以及根据二级标样绘制的标准工作曲线,对钾长石矿的SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2,MgO,CaO,K2O,Na2O等化学成分进行了XRF测试分析,其结果与化学分析法一致,说明本方法准确度较好,能够基本消除矿物效应的影响。     

内蒙古扎木敖包铁、石墨矿床钻孔样品的NIR和XRD分析

近年来,科学技术的发展让越来越多的测试技术得以适用于地质领域。相比于采用一种测试技术来解释某些地质问题,地质工作者们开始尝试采用多种测试技术优优结合的方法来提高研究的准确度。综合近红外光谱分析(NIR)和X射线衍射分析(XRD)两种现代测试技术,对扎木敖包矿床4202钻孔线不同层位采取的9个岩心样品进行测试分析,并对两种测试技术的测试结果进行比对和总结。结果表明,不同层位上的矿物成分存在着一定的差异,从上至下不同层位的岩性分别为：第四系、第三系粘土砂砾层-泥岩-云母石英片岩-石英阳起石矽卡岩-矽卡岩化大理岩-铁矿矿层-石墨矿层-云母石英片岩。不同深度的岩石成因上亦有所不同,主要发生了风化、碳酸盐化、绿泥石化及矽卡岩化的作用。研究结果一方面可以完善该矿区的地质特征,另一方面对于该区的勘矿、找矿及采矿亦有重要意义。此外,由于XRD可以初步提供矿物成分信息,NIR则可以在XRD测试数据基础上进一步判断矿物存在与否,综合NIR和XRD的优点,采用两种现代测试技术相互结合的方法,较好地识别出样品中的矿物组成,提高了矿物成分鉴定的准确度。同时也表明在矿物光谱学的基础上,NIR将会更加广泛地应用于地学领域。     

内蒙古扎木敖包铁、石墨矿床钻孔样品的NIR和XRD分析

近年来, 科学技术的发展让越来越多的测试技术得以适用于地质领域。相比于采用一种测试技术来解释某些地质问题, 地质工作者们开始尝试采用多种测试技术优优结合的方法来提高研究的准确度。综合近红外光谱分析(NIR)和X射线衍射分析(XRD)两种现代测试技术, 对扎木敖包矿床4202钻孔线不同层位采取的9个岩心样品进行测试分析, 并对两种测试技术的测试结果进行比对和总结。结果表明, 不同层位上的矿物成分存在着一定的差异, 从上至下不同层位的岩性分别为: 第四系、第三系粘土砂砾层-泥岩-云母石英片岩-石英阳起石矽卡岩-矽卡岩化大理岩-铁矿矿层-石墨矿层-云母石英片岩。不同深度的岩石成因上亦有所不同, 主要发生了风化、碳酸盐化、绿泥石化及矽卡岩化的作用。研究结果一方面可以完善该矿区的地质特征, 另一方面对于该区的勘矿、找矿及采矿亦有重要意义。此外, 由于XRD可以初步提供矿物成分信息, NIR则可以在XRD测试数据基础上进一步判断矿物存在与否, 综合NIR和XRD的优点, 采用两种现代测试技术相互结合的方法, 较好地识别出样品中的矿物组成, 提高了矿物成分鉴定的准确度。同时也表明在矿物光谱学的基础上, NIR将会更加广泛地应用于地学领域。     

中国X射线光谱分析文献及计量统计评介

中国X射线光谱分析已经历了60年的发展历程,相关技术文献数量已过万.直至2019年才有"基于CNKI的X射线荧光光谱研究文献计量学分析"一文和《中国X射线荧光光谱分析文献索引》一书的发表与出版.以这两篇文献为基础说明中国X射线荧光光谱文献的类型、文献源及检索收集,简介了这两篇文献的成果要点,评介中国X射线荧光光谱文献统...     

同步辐射光源在地球深部矿物研究中的应用

来自地球深部的矿物可能记录了地球形成和早期演化的历史，探索地球深部物质组成和它们形成的物理化学环境是一个十分前沿的科学问题．同步辐射X射线能量色散法对于解决微细矿物及包裹体矿物的晶体结构具有巨大的优势和潜力．在美国纽约长岛布鲁克海文国家实验室，利用同步辐射光源（Beamline X17C）和能量色散X射线衍射方法，开展了西藏铬铁矿中地幔深部矿物及中国大陆科学钻探钻孔岩心样品中地幔异常矿物的晶体结构分析，发现了一批新矿物种属和特殊的晶体结构，来自大陆科学钻探岩心样品的铁磷矿和西藏金刚石是两个例证．     

线缆系统电磁脉冲效应测量系统研制和试验

分析了实验室瞬态X射线产生的系统电磁脉冲(SGEMP)效应测试所面临的技术问题,提出了解决方法、措施以及实验室模拟瞬态X射线的SGEMP模拟试验方法。通过电子屏蔽、电磁屏蔽、光电隔离、信号对称提取等特殊技术处理,解决了SGEMP效应模拟试验方法和测量系统抗X射线、抗电磁辐射等技术问题,并在大型瞬态X射线模拟源上,测出了瞬态X射线辐照时金属腔内线缆的SGEMP效应波形及幅值。     

我国X射线光谱现场分析技术研究进展

X射线光谱现场分析技术是在现场工作条件下对待测目标体中元素进行快速定性和定量分析的仪器分析技术,被广泛应用于一些大型分析仪器和化学分析方法所不能直接应用的领域。该文回顾了近二十年来我国X射线光谱现场分析技术的研究进展。从现场原位分析和现场取样分析两个角度,评述了现场X射线光谱仪的研究进展和主要技术特征;探讨了X射线光谱现场分析数据处理的关键技术问题,概括了X射线仪器谱解析方法的创新性和演变规律;介绍了我国现场X射线光谱分析在地质普查、环境污染调查、文物现场鉴定、合金分析中的重要应用;评价了国际上X射线光谱现场分析仪的研究现状和进展。提出了X射线光谱现场分析技术的研究方向,以期在更多的应用领域得到长足发展。     

同步辐射X射线荧光光谱国内外研究进展

同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析（SR-XRF）是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术。同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光（SR-TXRF）以及用于三维无损分析的同步辐射X射线荧光扫描和成像方法（如X射线荧光CT、X射线荧光全场成像、共聚焦X射线荧光和掠出射X射线荧光等）。X射线荧光光谱法通过测量元素的特征X射线发射波长或能量,识别元素,该方法首先通过测量发射的特征线强度,然后将该强度与元素浓度联系起来,对给定元素进行量化分析。X射线荧光光谱技术可以进行多元素同时分析,同步辐射X射线荧光谱亮度高,可调谐,相干性、准直性及偏振性好,可以用于分析样品元素的含量和空间分布。近些年来随着新光源技术的使用、分析软件的更新换代和定量分析方法的发展,对同步X射线荧光光谱分析产生了极大促进,采用新型X射线光学元件和探测器,能极大提升分辨率和探测效率,促进相关学科应用的发展。介绍了近几年来国内外同步辐射X射线荧光光谱分析技术及其应用发展状况,给出了国内外比较典型的同步辐射X射线荧光光谱分析光束线站最新技术方面的发展概况,并列举了一些典型应用成果,例如在生物医学、环境科学、地质考古、材料科学和物理及化学等领域的应用。对于本领域及相关领域的专家学者了解国内外同步辐射技术发展现状、应用研究成果具有一定的参考意义。     

薄膜特性的掠发射X射线荧光分析

掠射X射线荧光分析技术是实验室分析薄膜特性的一种重要工具。文章简述了利用掠出射X射线荧光技术分析薄膜厚度的原理和方法,介绍了一种可在实验室里实现薄膜特性测试的掠发射X射线荧光分析装置,该装置采用波长色散方式结合超薄窗流气正比计数管,可实现对轻元素的探测。最后从理论上计算了Si片上不同厚度的几种单层薄膜的X射线荧光强度和掠出射角的依赖关系。证明了掠发射X射线荧光分析是一种精确的分析薄膜厚度等特性的方法。     

《岩矿测试》2011年征订启事

<正>《岩矿测试》1982年创刊,由中国地质学会岩矿测试专业委员会和国家地质实验测试中心共同主办,宗旨是根据国家地质工作的重点由单一资源向资源环境并重的转变,突出服务于地球科学、矿产资源、生态环境地球化学研究和地质找矿事业,促进岩矿测试技术的发展     

关于矿物晶体中缺陷的X射线形貌研究

近十余年来,各种X射线、中子射线形貌技术及激光散射层析形貌技术,并结合电子显微镜与电子探针微区分析等近代测试技术在矿物晶体研究中的广泛应用,引起了人们浓厚的兴趣.有关矿物晶体中范性形变与相变的研究,联系到矿物中各种缺陷的产生和运动,以及地壳或地幔演变历史的探索等     

白-黄色系绿松石“伴生矿”的红外光谱表征及其意义

近期在市场上出现了许多与绿松石相似的天然矿物,市场上俗称绿松石“伴生矿”,被商家作为天然绿松石的特殊品种售卖。这些与绿松石外观极为相似的天然矿物,给鉴定工作带来了一定的困难。为了探索识别的方法,选取市场上常见的白色和黄色品种的天然绿松石伴生矿,通过常规宝石学测试,红外吸收光谱及X射线粉晶衍射对其宝石学特征及矿物组成进行了分析和研究。结果表明：白色系和黄色系天然似绿松石矿物样品均显示不同程度的土状光泽-弱玻璃光泽,均不透明,结构比较疏松。白色系样品折射率约为1.51,相对密度为1.86～2.28;黄色系样品折射率约为1.57～1.60,相对密度为2.32～2.72。白色和黄色天然绿松石伴生矿的组成类型复杂,同色系样品的矿物组成也不尽相同。X射线粉晶衍射测试结果显示：白色系样品的主要矿物为磷铝矾和磷钙铝矾;黄色系样品的主要矿物为钠明矾石。白色和黄色系样品的红外吸收光谱均显示有SO₄/PO₄的基团振动,峰形、峰位区别较大。根据不同样品的主要矿物组成特征,将其红外吸收光谱进行分类,可对其进行快速有效的无损鉴定。     

光谱学的进展浅述

光谱学(spectroscopy)是研究光谱现象的科学,经常讨论激发谱线的光源,以及测试、分析和应用。几乎在每个现代技术领域里,光谱学都有实际的应用。用光谱方法人们能在实验室中分析少量材料的成分,其精度和速度是用化学过程所无法达到的。测试受控热核聚变的温度仪为光谱的另一特殊的应用。研究原子与分子的结构,天文学中预测太阳磁暴和用光谱分析星体的化学成分都是光谱学的成就。由莫塞莱(Moseley,1887—1915)的工作(X射线特征波长与原子序数之间的关系)     

中国北方古建油饰彩画中绿色颜料的光谱分析

古建油饰彩画中颜料成分的分析鉴定是古建维修、保护的重要基础工作。文章利用X射线荧光分析、X射线衍射分析、扫描电镜-能谱分析技术,首次系统地分析检测了来自北京、山西、甘肃等中国北方地区的27个古建油饰彩画中的绿色颜料。结果表明,其中15个样品使用了巴黎绿这种含铜、砷的人工合成颜料,其余样品未检测出矿物颜料,显色成分应为人工合成的有机物。在所有分析样品中未检测到古代常用的绿色颜料石绿和氯铜矿的存在。该研究工作开辟了光谱分析技术应用于古建油饰彩画颜料鉴定的新领域,为该类文物分析鉴定、修复材料的选择提供了科学数据。     

便携式X射线荧光光谱分析仪测定土壤中重金属

应用NITON XL3t600型便携式X射线荧光谱分析仪对土壤中主要重金属污染物Cu,Zn,Pb,Cr和As进行了测试。结果表明,Cu,Zn,Pb,Cr和As元素的最低检出限分别为:23.96,11.69,8.58,19.23,6.24mg.kg-1;对土壤成分分析标准物质GSS-5进行5次重复测定,准确度在96%～102%之间,RSD在1.0%～7.6%范围内,表明仪器对于土壤中较高浓度重金属检测准确度和精密度良好;田间进行原位检测,相对标准偏差均小于20%,与国标方法检测结果相比,准确度在55%～119%之间。通过实验室测试和田间原位检测,验证了便携式X射线荧光谱分析仪检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度,适用于土壤中重金属的快速检测。