X射线荧光光谱法同时测定煤灰中的12种成分

采用熔融制样法,用X射线荧光光谱法同时测定煤灰中的常量、少量和微量成分SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,CaO,SO₃,TiO₂,K₂O,Na₂O,P₂O₅,Mg_O,MnO,BaO。选用混合熔剂并加入氧化剂的方式降低熔融温度,解决了硫的准确测量问题。同时通过选用土壤等标准样品解决了煤灰成分标准样品不足的问题。应用可变理论α系数及固定α系数法进行基体效应校正,所得结果与化学法的分析结果相符合。     

X射线荧光光谱法分析癌症村土壤主量元素

由于工业的快速发展带来了许多诸如环境污染等不利的方面,“癌症村”就是一个沉重的例子。应用X射线荧光光谱法测定了一个较典型癌症村土壤中主量元素的含量。该村土壤中主量元素SiO₂,TiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,MnO,MgO,CaO,Na₂O,K₂O和P₂O₅含量分别为66.05%,0.66%,11.37%,3.93%,0.075%,1.97%,5.47%,1.90%,2.11%和0.20%。各元素含量在测定范围之内,各种元素的分析精度较高,都在0.20%～0.005%之间,X射线荧光光谱法是一种测定污染土壤中主量元素的快速、有效的方法。     

ICP-AES法测定石膏中的多元素含量

分别采用酸溶和碱熔两种样品前处理方法处理样品,ICP-AES测定石膏中多元素。酸溶法适用于样品中CaO,SO₃,Al₂O₃,Fe₂O₃,MgO,K₂O,Na₂O,TiO₂,P₂O₅,MnO,SrO,BaO的同时测定。碱熔法适用于样品中CaO,SO₃,SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,MgO,TiO₂,P₂O₅,MnO,SrO,BaO,B₂O₃的同时测定。根据各个元素的性质、含量高低和基体因素配制了不同的系列标准溶液,确定了各个元素的最佳分析谱线和相应分析谱线下方法的检出限和定量限。结果表明,除酸溶法测定TiO₂的回收率略低外(81%～87%),两种前处理方法测定石膏样品中各元素的整体回收率为93%～110%,RSD(n=6)为0.70%～3.42%。但CaO和SO₃测定的准确度还比不上化学分析方法。采用本方法测定石膏中的CaO和SO₃仅适用于对测定结果准确度要求相对较低的情况。本方法操作简单,分析速度快,测定结果可靠,可以同时测定石膏中的多元素,综合酸溶和碱熔两种处理方法,可以实现石膏样品的全元素分析。     

庞西垌花岗质复式岩体X射线荧光光谱、等离子体质谱分析及其对岩浆分异的指示意义

云开地块西南缘的庞西垌复式岩体由外而内、由上而下依次为花岗片麻岩、片麻状花岗岩和花岗岩,即由高级变质岩渐变过渡至岩浆岩。X射线荧光光谱、等离子体质谱对三类岩石的分析结果表明,三类岩石皆属于过铝质岩石系列,造岩组分和微量元素具有渐变过渡的特征。在花岗片麻岩演化为花岗岩的熔融、分异过程中,Al₂O₃,CaO,MgO与TiO₂等造岩组分含量逐渐增高,SiO₂含量逐渐降低;稀土元素总量整体升高,稀土元素中轻稀土含量逐渐增高,而重稀土含量逐渐降低,显示出轻重稀土分异增强的特征,在多期演化过程中,形成了具有亲缘演化基因的庞西垌花岗质岩石系列。这表明云开地块表变质壳岩石的重熔可能是花岗质岩石的重要成因。其演化机制可能是,表壳岩石在发生熔融之后SiO₂最先脱离母岩不断熔出,重稀土可能随着SiO₂熔体逐渐向上富集;而Al₂O₃,CaO,MgO,TiO₂以及轻稀土相对SiO₂则向下富集。     

陕西周原遗址出土西周原始瓷工艺特征的初步研究

南方地区原始瓷出土数量较多且出土地点较为集中,从而对它的工艺和产地研究较为深入;而北方原始瓷因出土地点分布零散和数量的限制,对它的科技分析比较少。随着陕西周原遗址出土了大量原始瓷,有必要对该遗址出土的原始瓷做一个整体分析。为了探讨陕西周原遗址出土西周时期原始瓷的工艺特征,采用超景深三维视频显微系统和能量色散X射线荧光光谱分别对原始瓷胎釉微观结构和化学元素组成进行了观察与测试。显微观察可见：原始瓷胎质粗糙,胎中未熔颗粒、孔隙较多;施釉不均,釉层较为浑浊,分布较多气泡。化学组成测试结果显示：胎中Al₂O₃含量集中在11.8%～17.21%,SiO₂含量分布在75%～80.5%, K₂O含量分布在3%～7.85%;釉中CaO含量分布在11.08%～23.94%, P₂O₅含量分布在1%～3.18%、MnO含量分布在0.24%～1%,而釉中P₂O₅,MnO,K₂O含量较胎相对提高。结果分析表明：原始瓷胎料可能选用含较高钾的瓷石;釉应是添加了草木灰的钙釉;周原遗址的原始瓷工艺尚处于制瓷技术初级阶段。     

水泥生料品质激光在线检测设备研制

水泥质量的优劣直接影响到建筑工程的安全,使用品质合格的水泥材料是保证工程结构质量的必要前提,因此快速检测水泥生料成份对于及时指导调整原料配比和保障水泥产品品质具有重要意义。传统的生料检测需要经过取样、制样、化验等环节,检测结果严重滞后于生产。我们通过产学研协同攻关,研制了一套基于激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术的水泥生料品质在线检测设备,该设备由LIBS光学检测系统和气动取送样系统两部分组成,实现了对水泥生产线上水泥生料品质的实时连续测量,避免了传统的取制样环节,从而大大缩短了化验时间,所测水泥生料成分的实时数据能够及时指导调整水泥原料的配比,保证水泥质量的合格。我们利用该LIBS水泥品质在线检测设备对水泥生产线上生料中的主成分Al₂O₃,CaO,Fe₂O₃,MgO和SiO₂进行了定量分析,利用全谱归一化和支持向量机(support vector machine,SVM)对水泥生料建立定标模型,对水泥生料中Al₂O₃,CaO,Fe₂O₃,MgO和SiO₂测量的最大误差分别是0.34%,0.35%,0.07%,0.14%和0.55%。现场实验结果表明,本水泥生料品质激光在线检测设备的测量结果与传统化验法的结果相吻合,测量精度与X射线荧光光谱法(XRF)相接近,从而证实了LIBS可以作为水泥在线检测的一种有前景的方法。     

X射线荧光光谱法快速分析盐湖粘土矿物元素含量

以低压聚乙烯粉镶边垫底粉末压片法制样,用X射线荧光光谱法测定盐湖粘土矿物中主次组分含量的定量分析曲线,测量了粘土矿物中As, Mn, Co, Cu, Cr, Dy, Ga, Mo, P, Pb, Rb, S, Sr, Ba, Cs, Ta, Th, Ti, U, V, Y, Zn, Zr, MgO, K₂O, Na₂O , CaO, Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂含量。研究了各元素的谱线干扰特别是谱线的间接干扰,同时提出了元素周期表中各周期元素相互之间干扰的判别方法; 使用α经验系数法及康普顿内标法校正基体效应,经对国家标准物及实际样品进行分析,测量值与标准值结果吻合。方法的检出限和准确度均满足分析要求,除了Mo,Cs,Ta ３个元素RSD较高,其他元素RSD 为0.01%～5.45%。     

基于激光诱导击穿光谱的化验室水泥质量检测设备研制

研制了一套基于激光诱导击穿光谱(LIBS)的化验室水泥质量检测设备,可对水泥生熟料成分及率值进行快速检测。对该设备的总体结构、光学系统、样本制备、光谱处理方法等几方面进行了介绍。通过内标法建立定标模型,将LIBS测量结果与X射线荧光光谱分析(XRF)结果进行了对比分析,该套LIBS设备对水泥生熟料中CaO,SiO₂,Al₂O₃和Fe₂O₃测量的平均绝对误差分别为0.46%,0.25%,0.13%和0.05%,对水泥熟料率值KH,SM,IM测量的平均绝对误差分别为0.02,0.05和0.04;通过计算激发产生的等离子体温度和电子密度,验证了激光诱导水泥等离子体处于局部热平衡(LTE)态。     

团簇离子在固体中能损的非线性效应

研究了每核子能量为 2 6 0— 4 5 0keV的H₊2,H₊3,H₊4 H₊5和H₊7团簇离子在金膜中的能损 .发现团簇离子中平均每个质子的能损大于相同速度的单质子能损 ,即能损比大于 1,且随团簇离子的大小和速度的增加而增加. The energy losses of cluster ions H₊2,H₊3,H₊4 H₊5 and H₊7with energy of 260-450 keV/p in solid films have been measured. It has been found that the energy loss per proton in clusters is larger than that of single proton with the same velocity as clusters, that is, the energy ratio is larger than 1. Energy ratio increases with increasing the cluster size and velocity.     

高能核-核碰撞中直接光子各向异性的数值模拟研(英文)

通过计算给出了在LHC能区非对心核 核碰撞中由椭圆流ν₂ 表示的高横动量直接光子的方位角不对称性。该高横动量光子是由喷注与热密介质相互作用而辐射出来的。光子椭圆流与强子椭圆流ν₂ 相差π/2的相位, 是直接光子椭圆流中负值的来源。同时, 计算表明LHC能区直接光子ν₂随粒子横动量p_T的变化趋势与RHIC上的实验结果一致, 但LHC能区较RHIC能区有更低的直接光子流ν₂ 值, 且ν₂ 值由负到正对应的转换p_T值更高。这表明在LHC能区喷注淬火效应更为明显, 表面发射的直接光子对光子椭圆流的贡献份额增强。The azimuthal anisotropy of high p_T direct photons is investigated by using the coefficient of elliptic flow ν₂ in non-central nucleus-nucleus collision at LHC energies. These photons come from radiation induced by the interaction between jet and hot/dense medium. The azimuthal anisotropy of high p_T direct photons is investigated by using the coefficient of elliptic flow ν₂ in non-central nucleus-nucleus collision at LHC energies. These photons come There is π/2 difference between direct photons and hadrons for the azimuthal elliptic flow ν₂. Such photons are the main source of the negative part of ν₂ for direct photons. The dependence of the direct photon ν₂ on the transverse momentum p_T at LHC energy is found to be consistent with the experimental results at RHIC energy. Furthermore, we find that the value of the direct photon ν₂ at LHC energy is smaller than that at RHIC energy. The value of the transverse momentum at which the direct photon ν₂ changes from negative value to positive at LHC is higher than that at RHIC. It’sfound the enhanced jet quenching effect and enhanced contribution for the elliptic flow ν₂ of the direct photons emitted from surface at LHC energy.     

用多元统计分析研究黄冶窑白瓷的原料特征

黄冶窑文化内涵丰富，其创烧于隋，兴盛于唐代中期，停烧于唐代晚期。为探讨不同时期黄冶窑白瓷的胎料来源和釉料配方是否相同，选取黄冶窑隋、早唐、中唐、晚唐四个时期的80个白瓷样品，利用质子激发X射线荧光分析(PIXE)测定各样品胎、釉中9种化学成分(Na₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂、P₂O₅、K₂O、CaO、TiO₂、Fe₂O₃)的含量，用多元统计分析中的Fisher判别分析处理PIXE数据，并计算各样品釉的木灰釉式系数b来划分瓷釉类型。结果表明:黄冶窑四个时期的胎料取自同一或相近的地点,都是就地取材；四个时期的釉料配方比较相似，而四期白瓷的釉料配方最为稳定，且与二期釉料配方最相似，而与一期釉料配方已有明显不同；黄冶窑白瓷釉大部分为钙釉，存在少量钙碱釉和碱钙釉。     

广州西村窑彩绘瓷无损分析检测

利用微聚焦X射线荧光探针与拉曼光谱仪2种方法,对西村窑彩绘瓷进行了系统的分析测试,结果表明西村窑彩绘瓷胎料选择了一种高质量的高岭土,瓷釉中氧化磷的含量远高于相应的瓷胎,暗示瓷釉中添加了草木灰作为助熔剂;瓷器彩绘的显色物相为赤铁矿(α-Fe2O3),彩绘的不同颜色主要与其中氧化铁含量有关,彩绘表面条状物经鉴定为钙长石(CaAl2Si2O8)。     

元代都城琉璃瓦釉层的EDXRF和SEM-EDS分析

元代的琉璃瓦制作技术承自宋辽,对明清产生重要影响,是中国琉璃瓦制作技术发展的过渡时期。元上都与元中都所使用的琉璃瓦,代表了元代早期和中期琉璃瓦制作技术的最高水平。为探索元代不同时期琉璃瓦的制作技术和工艺特点,结合考古资料与相关文献,以X射线荧光光谱法（EDXRF）为基础,结合扫描电镜与能谱仪（SEM-EDS）,对元上都遗址、元中都遗址出土琉璃瓦样品釉层组成进行了测定。分析结果显示,元上都与元中都釉层包括釉与化妆土,化妆土厚度在122~260 μm之间。元上都孔雀蓝釉琉璃瓦釉料属于PbO-K₂O-SiO₂体系,和元大都孔雀蓝釉组成相似,原料组成为石英、硝、铅末、铜末;蓝釉琉璃瓦化妆土结构致密,CaO与SiO₂含量大于20%,原料可能是钙长石与黏土,应是釉料的一部分。元上都绿釉与元中都绿釉黄釉琉璃瓦釉同为PbO-SiO₂体系,基本原料组成都为石英,铅末,着色剂分别为铜与铁。元上都绿釉配方与北宋时期的接近,釉料配方也符合《营造法式》记载,但逐渐减少铅的比例为获得更浅的釉色,在元中期逐渐稳定;元中都黄釉琉璃瓦釉料铅硅比与元大都相近,配方在元中期探索中逐渐固定,沿用至明代早期,是提升明中期釉料的基础;两处遗址绿釉琉璃瓦与元中都黄釉琉璃瓦化妆土与胎釉结合紧密,Ca含量很高,厚度较薄,很可能是石灰浆[Ca(OH)₂],工匠在施加化妆土时既节约成本又能提高产品质量。三种釉色分别属于PbO-K₂O-SiO₂与PbO-SiO₂两种体系,组成原料差异明显,都用于建筑装饰,极大丰富了琉璃釉色,化妆土的应用在琉璃技术中也是一项创新。能量色散X射线荧光光谱具有分析快速、状态稳定的特点,已在琉璃瓦测试研究中得到普及,而元上都元中都琉璃瓦釉层的研究结果,补充了元代琉璃瓦的研究资料,并对探索中国琉璃瓦工艺发展历程提供一定科学依据。     

历代定窑白瓷的EDXRF和XAFS分析

定窑是我国宋代五大名窑中唯一以生产白瓷而闻名于世的窑厂,其高超的刻印花纹技术及首创的支圈覆烧工艺,对国内外许多窑场产生了深远的影响。采用(energy dispersive X-ray fluorescence, EDXRF)探索了历代定窑白瓷的组成配方,并采用X射线吸收精细结构(XAFS)法分析了瓷釉中Fe元素的价态,以探讨定窑白瓷的相关烧制工艺。研究发现,定窑白瓷瓷胎具有典型北方瓷器“高铝低硅”的特征,并在瓷胎中特意添加了富含CaO的矿物原料,对瓷胎的烧结有一定的促进作用。瓷胎中的TiO₂应主要是高岭土原料中的杂质。定窑白瓷瓷釉具有“高钙高镁”特征,基本属于钙镁釉或钙镁碱釉。其瓷釉配方中应含有一定量的白云石或滑石。瓷釉中K₂O的含量逐步增加,反映了定窑瓷釉由钙镁釉向钙碱釉发展演变的过程。此外,根据瓷釉中的Al₂O₃,MnO和P₂O₅等含量的特征,可以推测釉料配方中应添加了草木灰和高岭土。由XAFS分析结果可知,晚唐五代时期定窑白瓷釉中Fe3+比例最高,金代次之,宋代最低,不同时期定窑白瓷皆是在还原气氛中烧成。宋金时期定窑白瓷白中泛黄可能由于燃料煤中富含的硫在燃烧过程中与瓷釉反应,生成Fe-S化合物所致。     

耀州古瓷釉层呈色机理的质谱研究方法

采用实验室自制飞秒激光电离飞行时间质谱(fs-LI-TOFMS)对唐代、五代、宋代、金代以及明代等五个朝代的耀州窑古瓷片釉层进行多元素同时分析,研究其呈色机理,以过渡元素为重点考察陶瓷釉层中所有可能着色元素的着色效果。推测耀州黑瓷烧制采用的很可能是Co-Cr-Fe-Mn系黑色釉料;明代白釉形成的主要原因是Fe元素含量低,还有可能与Ni元素有关;釉层中P 元素含量增多会导致釉色偏黄。毫无疑问,这一系列发现是对整个耀州瓷体系釉层呈色机理的重要补充。     

用主量化学组成研究汝官瓷和钧官瓷的原料来源

将84个清凉寺窑汝官瓷和钧台窑钧官瓷样品进行质子激发X射线荧光分析,得到每个样品胎和釉的7种主量化学组分。将所有样品的7种主量化学组成数据进行散布分析,以确定汝官瓷和钧官瓷原料来源是否相同。从散布分析图可以看出,汝官瓷釉和 钧官瓷釉样品的原料产地和配方明显不同,汝官瓷胎和钧官瓷胎样品的原料产地和成分接近,但有所不同。The seven main chemical components of the body and glaze samples of 84 RuGuan porcelains from Qingliangsi kiln and JunGuan porcelains from Juntai kiln are determined by the proton induced X-ray emission （ PIXE）. Then these data are analyzed by scatter analysis to confirm whether the sources of the raw materials of Ru-Guan porcelain from Qingliangsi kiln and JunGuan porcelain from Juntai kiln are the same or not. The figure of the scatter diagram shows that the sourcing area of the raw material and batch formula of RuGuan porcelain and Jun-Guan porcelain glaze are obviously different and the sources of the raw materials and components of their body samples are close but a bit different.     

Mass Spectrometric Methods for Colorative Mechanism Analysis of Yaozhou Porcelain GlazeSCIEI北大核心CSCD

An in-house-built femtosecond laser ionization time-of-flight mass spectrometry (fs-LI-TOFMS) has been applied to the multi-elemental analysis of porcelain glaze from Yaozhou kiln. The samples are selected representing products of different dynasties, including Tang, Five, Song, Jin, and Ming Dynasty. For exploring the colorative mechanism of Yaozhou porcelain through the elemental analysis of the glaze, the effects of all potential coloring elements, especially transition elements, were considered. There was a speculation that the typical Co-Cr-Fe-Mn recipe was used in the fabrication of Yaozhou black glaze; the low content of Fe and high content of Ni resulted in the porcelain of white glaze; an increase content of P could lead the porcelain to be yellow-glazed. Undoubtedly, this research is an important supplement to the study of the colorative mechanism of the Yaozhou porcelain system.     

釉灰制备原料和工艺对其组成的影响

釉灰是我国古代独特的传统釉用核心原料,其中以景德镇生产的釉灰最具代表性和影响力,正所谓“无灰不成釉”。它不仅成就了景德镇宋元明清的制瓷盛况,而且拥有复杂、严谨且带有一丝“神秘”色彩的制备工艺,其原料选择、工艺原理、釉用机理长期以来一直是中外研究者探究我国古代制瓷“秘诀”的一个重要课题。实验采集了狼萁草等四种典型柴草和两种石灰石,分别进行了煅烧实验,并借助EDXRF和X射线衍射仪(XRD),对各原料灰化后的化学组成及不同煨烧次数所制得釉灰的化学组成和物相组成进行科学表征和对比研究,初步剖析了釉灰制备采用独特的三次煨烧工艺的科学意义。结果表明,狼萁草化学组成中Fe₂O₃和MnO含量分别高达1.41%和1.52%,而P₂O₅含量则为四者中最低的0.54% ,不仅有利于景德镇传统灰釉呈现 “白中泛青”的效果,还有利于提高釉层的透明度,促进景德镇传统釉下青花等彩绘瓷的发色。灰色石灰石不仅CaO含量低于黝黑色石灰石,且MgO含量更是高达35.79%,这正是古代制灰匠偏爱选择黝黑色石灰石的主要原因。此外,研究还发现,随着煨烧次数的增加,不仅釉灰化学组成中的K₂O,P₂O₅,MnO,Fe₂O₃的含量均呈明显递增趋势,且其物相组成中的CaCO₃含量呈递增趋势,而Ca(OH)₂含量则刚好相反,呈下降趋势,这不仅有利于景德镇瓷器呈现“颜如玉”的外观特质,也有利于克服配釉过程中釉浆因含一定量的Ca(OH)₂而引起的“作浓”现象。可见,釉灰制备选用独特的原料及其煨烧工艺,是景德镇古代灰釉独具特色并得以长期发展的技术保障之一。     

后司岙匣钵工艺特征及其对青瓷釉面呈色的影响

越窑青瓷是我国最早烧制成熟的青瓷器,其中使用瓷质匣钵烧造秘色青瓷是越窑独特的烧造技术,为揭示越窑上林湖后司岙窑址出土的唐五代时期匣钵的工艺特征及其对装烧青瓷的影响,采用能量色散X荧光光谱仪（ED-XRF）、超景深显微镜、扫描电子显微镜（SEM）等现代测试分析手段,对后司岙窑址出土的唐五代时期瓷质匣钵、普通匣钵、普通青瓷、秘色青瓷进行了元素组成、显微结构、吸水率等测试分析。同时采用分光光度计,对该遗址出土的唐五代普通青瓷和秘色青瓷表面色度进行了测试分析。分析结果表明：唐五代普通匣钵的基体部分和瓷质匣钵组成相似,采用了SiO₂含量约为75%、Al₂O₃含量约为16%,且与青瓷胎体类似的当地冲积粘土类原料;而唐五代瓷质匣钵中TiO₂和Fe₂O₃的含量高于青瓷胎体且差异略大,说明青瓷胎体淘洗工艺更加严格。其中普通匣钵内存在大量平均尺寸在530 μm左右,且具有颗粒级配呈现一定规律的夹杂粗颗粒,是一类为增加普通匣钵使用寿命特意拣选添加的高硅质原料,增加了匣钵的透气性、机械强度和热稳定性从而延长匣钵的使用寿命;唐五代瓷质匣钵的气孔率为1.61%、吸水率为0.73%,低于普通匣钵8.18%和4.28%,而体积密度为2.22 g·cm-3高于普通匣钵的1.99 g·cm-3,且导热性能高于普通匣钵,有利于减少匣钵内外温差、缓解温度滞后现象。另外,上林湖后司岙窑址出土的秘色青瓷使用气孔率较低的瓷质匣钵,并进行口沿封釉,有效降低了装烧青瓷釉在冷却过程中被二次氧化的程度,提高了匣钵内气氛的稳定性和青瓷釉层中Fe2+的含量,改善了其呈色稳定性和外观效果。同时秘色青瓷釉层略厚,减少了胎体对产品外观的影响,增大了釉面折射率和明亮度,使其在CIE色度空间中相比普通青瓷处在更偏蓝绿色区域。