地質分析中X射線熒光光譜技術的運用論文

　　1 X 射線熒光光譜儀的原理

　　X 射線熒光是一種由于原子內部結構變化所導致的現象。眾所周知，一個原子由原子核及核外電子組成，若內層電子受到足夠能量的 X 射線照射，會脫離原始運行軌道釋放出電子，并在該電子殼層上產生電子空位，此時該電子空位會被處于高能量電子殼層的電子通過自發性躍遷填補。由于不同電子殼層之間存在著能量差并以熒光（二次 X 射線）的形式釋放出來，而不同元素所釋放出來的二次X 射線能量也不同，因此，只要測出熒光 X 射線的波長或者能量，就可以確定元素的種類，對元素進行定性分析；另外，熒光強度與元素在樣品中的含量也有一定關系，從而可以進行對元素進行半定量或定量分析。

　　2 X 射線熒光光譜技術在地質分析中的應用

　　近年來，隨著儀器研究技術的發展，X 熒光光譜分析的應用領域范圍不斷拓展，可廣泛應用于地質、有色、環保、冶金、商檢、衛生、建材等各個領域，下面主要介紹 X 射線熒光光譜分析在地質分析中的用途。

　　X 射線熒光光譜法（XRF）是地質分析中一種比較成熟的分析技術，該方法對于各種基體成分分析非常有效，測量結果的準確度、精密度和靈敏度較高，很好地滿足了地質分析的要求。目前，XRF 已經成為地質樣品分析的標準方法。

　　2.1 對區域化探和地球化學研究的貢獻

　　沈陽綜合巖礦測試中心等實驗室利用 XRF 分析可以直接使用粉末樣品壓片制樣進行多元素測定，具有經濟、快速、淮確、精密度高等優點，采用 XRF 分析進行區域化探樣品的多元素測定，并為區域化探的數據處理開發了專用軟件。在區域化探要求測定的 39 種元素中，XRF 分析法可以測定其中的 24~26 種，占全部測定元素的60%以上。每臺儀器每年完成近萬件地質樣品的測定。另外，地球化學樣品的 XRF 法多元素測定的工作也已較好地開展。這套比較完整的以 XRF 測定多元素為主，結合其它測定方法的化探樣品分析方案，已在國內得到了廣泛應用，取得了顯著的經濟和社會效益。

　　2.2 巖石礦物中主微量元素的高精密度測定

　　巖石礦物中主微量元素的化學分析不僅工作量大、耗時長，而且操作十分繁重，而采用 XRF 法結合化學分析方法完成精密度要求很高的巖石全分析可以大大簡化實驗分析過程，并且效果很好。70年代初，人們試圖利用當時的條件解決這個問題，試驗過薄試樣法、粉末壓片法和熔融法，直到 70 年代中、后期，硼酸鹽熔融制樣、基體效應的數學校正及計算機的應用三項關鍵技術方法的相繼解決，為X 熒光光譜分析技術在巖石和礦物主微量元素分析中的廣泛應用奠定了基礎。此后，用熔融法制樣進行硅酸鹽巖石分析逐漸為國內巖礦分析工作者所重視。許多研究人員對此做了相關的研究，先后用熔融法測定了硅酸鹽巖石中 30 種元素，并對熔融制樣的條件做了進一步試驗。

　　總之，用 XRF 法測定主、次量元素，結合化學法測定 FeO、CO2、H2O+或燒失量等的巖石全分析方法，已在我國的地礦、冶金、建材、化工等部門廣泛應用。經多批硅酸鹽巖石國家標準物質定值分析的驗證表明，方法的精密度和準確度很好，符合有關部門質量管理規范要求，現正著手制訂 XRF 測定硅酸鹽巖石類物質化學成分的標準方法。

　　2.3 XRF 在礦石礦物分析中的應用

　　XRF 技術曾被引入于解決鈮鉭、鋯石和稀土礦石礦物中 Nb、Ta、Zr、Hf 和 REE 的定量分析問題，取得了較好的效果。

　　近年來，XRF 分析技術在單礦物、有色、黑色、稀有以及非金屬礦物的分析中也發揮了重要作用。例如對于輝鉬礦、鋯英石、硅酸鹽單礦物、閃鋅礦和黃銅礦等礦物的快速測定。此外，采用 XRF 法對巖石、土壤和水系沉積物等粉末狀標準物質制備時進行均勻性檢查，也是一種較為可靠的方法。

　　2.4 化學預富集與 XRF 測定痕量元素

　　采用全反射 XRF 分析技術進行痕量和超痕量元素測定，取得了較好的效果。但對于一般的波長色散型或能量色散型 XRF 光譜儀，欲進行痕量和超痕量元素的測定，通常需要將待測的痕量和超痕量元素分離富集到某種適當的載體上進行測量。

　　目前，XRF 分析中涉及的化學預富集手段有：共沉淀、活性炭吸附、活性炭紙吸附、電化學富集、溶劑萃取、離子交換樹脂交換、離子交換樹脂填充紙、纖維素酯萃取薄膜等。我國試制的離子交換樹脂填充紙和纖維素酯微孔萃取膜已成功地應用于 XRF 分析中的預富集。活性炭吸附共沉淀富集，XRF 測定 Re,其檢出限可達 0.3μg/g.銀型活性炭吸附紙吸附，XRF 測定 Br,汞型活性炭紙吸附測定 I,均獲得較低的檢出限。

　　2.5 XRF 在野外現場中的應用

　　X 射線熒光光譜分析技術還可以用于野外現場分析，具有很明顯的優勢。如成都理工大學等單位在上世紀 70 年代研制了便攜式XRF,此后便一直將其應用于野外的試驗研究，并不斷改進儀器與實驗方法，獲得了很大的社會經濟效益。80 年代中期，北京礦冶總院將芬蘭奧托昆普公司的新一代微機便攜式 XRF 儀器用于礦山的現場分析，取得很大成功，從此在我國引發了研制和應用這類儀器的熱潮。

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