稀土元素的X射线荧光光谱分析

近十年来,国内外的稀土元素X射线荧光光谱分析工作有了很大进展。随着稀土应用的日益广泛,XRF不仅是常量稀土分析手段,也已用于微量和痕量稀土分析。本文着重在样品的预富集,制样技术,仪器条件,校正谱线干扰以及消除基体效应的数学校正法等方面做了阐述。     

基本参数法和经验系数法相结合的一种新尝试

本文提出应用Shiraiwa等人推导的X射线荧光强度的理论公式计算一组包含各试样组分的浓度所对应的理论强度,再根据设定组分浓度和计算得到的理论强度比求解R-H方程中元素间相互作用系数,为了修正理论计算的强度比和实验测得的强度比之间的偏差,我们用Delta系数法予以改善,将此法(基本参数法和Delta系数法相结合的方法,简称为FPM-Delta法)应用于不锈钢、铝合金中杂质的分析,取得了优于基本参数法而接近于经验系数法的结果。显示出本法具有快速、简便以及兼取了基本参数法和经验系数法二者优点等特点。     

X射线荧光分析中的基本参数法——基本参数对分析结果的影响

Criss等提出的基本参数法已成为X射线荧光分析中用数学方法校正元素间吸收-增强效应的三个主要方法之一,且是其中另一方法即基本参数法和影响系数法相结合的方法的基础。因此,近年来对基本参数和基本参数法的研究受到广泛的重视。对于某些样品的测定,基本参数法的相对误差约为1—2%,这主要来源于基本参数测定的不准确性。我们曾讨论了质量吸收系数和钨靶的不同原级X射谱对一些试样分析结果的影响。为了进一步弄清基本参数法及由基本参数法计算的理论影响系数,本文对近年     

光谱分析中微痕量元素的预富集技术

一、概论近几年来,地质、生物、环保、农业和工业样品中经常要求测定ppm,ppb甚或ppt级的微痕量元素。常用的原子吸收光谱(AAS)、等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和X射线荧光光谱(XRF)等仪器测量技术,虽然有很高的灵敏度,然而要直接用这些仪器来测量这样低的微痕量元素,往往是很困难的,甚至是不可能的。要完成这个任务,必须先进行化学分离和富集,因此化学富集日益引起了人们的重视。     

基于电极富集的水体重金属LIBS检测灵敏度研究

为了提高水体重金属LIBS检测的灵敏度以及降低元素检测限,采用LIBS结合铝电极富集方法对水体中的重金属Pb, Cd, Ni进行了分析。研究并优化了电极富集方法中关键参数—富集电压U,分析了LIBS特征谱线的光谱强度与富集电压大小之间的关系,得出重金属元素特征光强随着富集电压先增加后减小,在1.2 V处光谱强度达到最大值,选择了最优富集电压值为1.2 V。研究了Pb,Cd,Ni三种重金属元素的光谱稳定性,其特征谱线光谱强度的相对标准偏差(RSD)分别为5.98％,4.25,％和5.27％,说明该实验方法得到的谱线具有较高的稳定性。在0～ 0.13 mg·L-1范围内配制系列样品进行实验并对元素进行定量分析,得到Pb,Cd,Ni三种重金属元素的检测限分别为1.2,3.1和1.7 ppb。结果表明：LIBS结合铝电极富集方法能够有效地提高特征谱线的稳定性以及降低元素的检测限,为提高水体重金属LIBS的检测灵敏度和分析能力提供了方法支持。     

高温合金K5,K18杂质光谱分析的研究

一、前言众所周知,光谱分析一般都必须有相应的光谱标样。然而解决光谱标样并非易事。我们在分析高温合金K5、K18中Si、Fe、Mn、P、S杂质元素时,在没有相应的光谱标样条件下,采用高温合金GH49,利用控制试样法很好地解决了上述五个杂质元素的分析。二、实验部分K5、K18及GH49均为镍基高温合金,其组成差别不大、杂质元素Si、Fe、Mn、P、S的含量都很低。能否用GH49标准分析K5、K18中的杂质,其关键就在于这些杂质元素的蒸发与激发特性。因此首先应该研究这些杂质元素光谱线的蒸发特性与激发特性。     

用NBSGSC计算机程序和单标样的理论α系数法分析结果

引言过去30年,人们在X射线荧光分析中试用了各种校正元素间影响的计算方法。其中所谓的“经验系数法”需要相当数量的优质标样。而所谓的“基本参数法”原则上仅需纯元素标样或单只多元标样。纯元素标样有时难以得到,而且受到所用物理常数和参数(包括质量吸收系数,荧光产额,吸收边跃迁比,原级光谱和几何因子等)不准确性的严重影响,在多数情况下结果甚差。除非手头没有多元标样,一般在基本参数法中不宜使用。而单只多元标样则可消除或减小理论的不完善性以及基本参数的不准确性,因而在基本参数法中更为可取。     

化学富集X-射线荧光光谱法测定微量元素

本文简要地介绍了我们在X-射线荧光光谱法中化学富集方法方面的研究工作。由于地质样品的组成复杂,直接粉末法X-射线荧光测定时,基体效应影响严重和某些元素的测定灵敏度低而不能满足分析要求。我们研究的化学富集X-射线荧光分析方法,不仅消除了基体效应,而且实现了从试样中富集出ppm量的分析元素,从而极大地提高了分析元素的灵敏度。目前国内外在X-射线荧光光谱分析中常用的化学富集方法有:有机沉淀、共沉淀、离子     

X射线荧光光谱法对玻璃上膜层厚度及成分含量的测定

提出用X射线荧光光谱法测定浮法玻璃上镀层厚度及其各层成分含量的分析研究,对样品各层元素的测定条件、仪器工作条件等进行了设置调整,以期对每个元素的测定效果达到最佳。建立了膜层试样的背景基本参数(BG-FP)法,测定结果与实际制备条件吻合,适用于生产应用。     

X射线荧光光谱测定地质岩石样品中的痕量元素铷,锶和锆——二次基体校正法和两步背景校正法的应用

本文提出了一种用X射线荧光光谱测定地质岩石样品中的痕量元素铷,锶和锆的方法。为了能获得基体校正和背景校正的最佳结果,采用了二次基体校正法(用康普顿散射线和理论α系数)和两步背景校正法。实验结果令人满意。     

计算多层膜组份和厚度的软件FPMULTI及其应用

本文简述了可用于多层镀层和多层薄膜成分和厚度同时分析的计算机软件ＦＰＭＵＬＴＩ的主要特点。这个基于基本参数法的计算机软件可以分析多至１０层,最多含２５个元素的各类试样。所需的校正标样可以是纯元素或多元素的薄膜标样,亦可以是纯元素或多元素的块样。本文的研究表明,用ＦＰＭＵＬＴＩ的分析结果明显优于检量法线,体现了基本参数法的优点．     

SXRF分析恐龙脊椎头化石微量元素

利用同步辐射X射线荧光成像方法(SXRF)检测了二件不同地区的脊椎头恐龙化石,在每件化石截面上的二个不同区域分别获取了8种元素的分布图及其荧光光谱。在两件样品靠外层的骨密质部位,发现有较密集的稀土元素Y(钇)。在姜驿恐龙化石中Y的富集,来自于化石的成岩过程,在元素分布图中与稀土元素Y共生的含Ca化合物是氟磷酸钙。武定田心恐龙脊椎头化石中,在稀土元素钇的富集的区域,其它元素包括Ca的含量均特别少。此种稀土元素的富集可能是由于化石中含有分解不完全的有机物的吸附所致。在姜驿恐龙脊椎头化石中,微量元素Mn、Fe和Al属于共生矿物;As、Sr、Y元素集中分布在化石的外边缘处,也是三者共生。在田心恐龙脊椎头化石中,微量元素Mn、Fe和Al属于共生矿物,Sr、Y元素共生,Cu元素的分布相对集中。研究表明,恐龙化石中矿物的元素含量及其分布与骨骼所属的部位无关,只与源地有关。恐龙化石中稀土钇富集的地方,呈现白色。同步辐射X射线荧光探测法,能原位、快速、无损地检测出化石样品各种元素的荧光光谱,给出恐龙化石元素分布的二维信息,对于分析恐龙化石所蕴含的侏罗纪时期的古地质特征和古生物信息,给出了重要的依据。     

基于微束X射线荧光光谱的单晶叶片枝晶成分分布定量统计研究

镍基单晶高温合金是含有10～15种元素的复杂合金,具备优良的高温强度和耐腐蚀性。目前,先进燃气涡轮发动机的涡轮部件几乎都采用空心结构的单晶叶片。叶片服役过程中要承受超过其熔化温度数百摄氏度的高温和巨大离心应力,是工况条件最为恶劣的航空零件,被誉为“工业王冠上的明珠”,研制发展更耐高温的叶片材料以及改进叶片的冷却技术是提高涡轮进口温度的关键手段。新一代的单晶叶片中添加大量难熔元素(如Ta, W和Re等)用来提高承温能力,但这些元素在凝固过程中存在严重的枝晶偏析,导致组织内成分分布不均匀。通常采用复杂的多级热处理来溶解非平衡组织,减小偏析。枝晶间成分的详细表征对优化热处理工艺和叶片设计具有重要的意义。微束X射线荧光光谱是一种无损检测技术,制样简单,无需镀导电膜,可对样品进行多元素同时检测,多用于生物和考古领域,定量表征成分复杂的金属材料存在一定困难,应用案例较少。单晶高温合金具有特殊的十字枝晶组织,尺寸约为几百微米,微束X射线荧光光谱可以满足单晶叶片枝晶成分的详细表征和大区域面积的成分分布定量统计需求。本实验基于微束X射线荧光光谱技术,建立了镍基单晶高温合金枝晶成分定量统计分布表征方法,并...     

微区X射线荧光光谱仪研制及元素生物地球化学动态分布过程研究

微区无损分析可提供物质组成元素的原位分布信息,以揭示物质形成条件、元素动态分布过程与相互作用机理、生物代谢作用等。文章报道了实验室型微区X射线荧光(μXRF)光谱仪的研发和元素生物地球化学动态分布过程研究结果。μXRF光谱仪采用15 μm光斑的聚束毛细管X射线透镜为激发源,选用分辨率为135 eV的硅漂移探测器(SDD),样品和探测器间角度可调,使之可进行异型样品如地质样品的原位分析,利用五轴自控实现样品时空四维元素分布测定。利用该μXRF光谱仪测定了矿物-生物膜间的元素迁移和玉米种发芽过程中的元素分布,发现(1)生物膜可吸附、富集毒性元素铅,是重金属的重要汇集地,最大富集系数1.7。(2)生物膜是金属从固态矿物相经水相进入生态系统的重要途径。(3)在玉米种子中,可检测到K,Ca,Mn,Fe,Cu,Zn和Pb。Zn主要在胚乳中分布,胚中有少量Zn存在;在胚乳和胚中存在微量Fe;胚乳中存在微量Pb,胚中未观测到Pb。(4)经含Pb溶液浸泡发芽后,K在玉米种中胚和胚乳中部分富集,Fe分布在种皮和胚乳中,Cu和Zn主要在胚乳中分布;Pb主要在胚根、胚轴和胚芽中分布,且Pb在新生根中高度富集。研究表明,在种子萌发阶段,Pb等毒性元素可被植物滞留于根部,制约了其向地上部的转移,从而揭示了植物对毒性元素的耐受机制。     

计算多层膜组分和厚度的软件FPMULTI及其应用

本文简述了可用于多层镀层和多层薄膜成分和厚度同时分析的计算机软件ＦＰＭＵＬＴＩ的主要特点。这个基于基本参数法的计算机软件可以分析多至１０层,最多含２５个元素的各类试样。所需的校正标样可以是纯元素或多元素的薄膜标样,亦可以是纯元素或多元素的块样。本文的研究表明,用ＦＰＭＵＬＴＩ的分析结果明显优于检量线法,体现了基本参数法的优点。     

等离子体发射光谱法同时测定铬铁矿中铬、铁、镁和铝

铬铁矿属难熔矿种之一，经典分析方法在铂金坩埚内过氧化钠半熔，容量法测定铬、铁离子交换分离富集后，再用容量法或比色法测定其它元素，分离手续繁杂，耗费试剂多，周期长。等离子光谱（ICP）技术具有稳定性好、灵敏度高、线性范围宽、化学干扰少、多元素同时测定等优点，但由于仪器进样量和雾化效率受测定溶液含盐量的限制，试样前处理通常用酸分解，或碱熔后经沉淀分离除去大量可溶性盐类，用酸溶液沉淀，定容，待测。本文利用ICP上述优点对碱熔试样不经分离直接酸化，对高倍稀释试液测定铬铁矿中的主量元素进行了探讨。试验表明，此设想是可行的。本文还就试样的分解条件、酸度、元素间的光谱干扰作了研究，拟出了同时测定铬铁矿中铬、铁、镁、铝的分析方法。本法 质矿产部标准试样的结果与推荐值对照，符合要求。本法称取试样量少，试剂用量少，用银坩埚代替昂贵的铂坩埚，不经分离直接酸化后同时测定4种主量元素，大大简化了操作手续，为分析铬铁矿中主量元素的含量寻找了一条准、快、省的途径。     

杂质元素特征X射线对氢气放电源打靶新谱线的影响

在氢气放电源打靶的实验中,测到了系列能量恒定不变的低能X射线新谱线,这些新谱线的能量分别为(1.70±0.10) keV, (2.25±0.07) keV,(2.56±0.08) keV,(3.25±0.10) keV和（3.62±0.11） keV,与Si,Ta,S,Cl,K和Ca等元素的特征X射线能量相近,但靶中所含的杂质或来自放电室的杂质元素可能会产生这些能量的X射线谱峰,证实新谱线是否由这些元素的特征X射线干扰所致显得尤为重要。分析了本实验系统中各种杂质的可能来源,论证了放电室端杂质对新谱线的影响,及靶材料中体杂质和面杂质对新谱线的影响;用X射线光电子能谱仪对靶做了表面分析。研究结果表明：杂质元素的特征X射线不会对氢气放电源打靶产生的新谱线有影响。这些新谱线的性质有待进一步的实验研究。     

纯锑中杂质含量的光谱定量分析

本文讨论用光谱定量分析法来测定99.99％纯锑中各种杂质的含量。金属锑磨成粉状试样,渗入定量的待测金属盐后,再经逐次冲淡以制备一组标准试样。各个试样分别填在若干碳棒的小孔中,用蔡司Qu-24中型石英摄谱仪摄谱;每种试样及标准试样各摄五次于同一谱片上,利用渗入杂质法计算结果。最佳的激发光源为使用最长的曝光时间及间歇时间的间歇电弧。分析线对则按照通常方法选定。对钙、硅、镁、铜、铁、铝及铅等七种元素得到满意的分析结果,杂质含量范围为10^-5—10^-6。在粗略的估计下,     

X射线荧光光谱法与电感耦合等离子体-原子发射光谱法联用测定土壤、水系沉积物、岩石中21种主、次和痕量元素

建立了X射线荧光光谱-电感耦合等离子体-原子发射光谱法(XRF-ICP-AES)联用技术测定土壤、水系沉积物和岩石中21种主、次和痕量元素的方法.采用复合熔剂熔融制样法,X射线荧光谱法测定其中的主量元素Al、Ca、Fe、Mg、K、Na、Si.熔融玻璃样片经(ψ)=10%(体积分数,下同)的HNO3超声波振荡提取,电感耦...     

水溶液中微量Cu元素的激光诱导光谱检测

采用普通打印纸作为基底置于含有痕量重金属离子的水溶液中,用于富集溶液中的重金属Cu元素,烘干后用激光诱导击穿光谱进行定量分析。该方法克服了用激光诱导击穿光谱方法直接分析液相样品中重金属含量时存在水的溅射和灵敏度低等不足。实验中选用324.7 nm的光谱线作为分析线,研究了光谱强度与富集时间的关系,建立了用于溶液中Cu元素定量测量的校正曲线,检测限达到0.023 mg·L-1。为水体中重金属检测提供了一个可行的具有良好灵敏度分析技术。