相板测光仪在测试地球化学多元素样品中的应用研究

武 洋，李 勇，卢安民，杜少文，卢 兵

（中国人民武装警察部队 黄金第三支队,黑龙江 哈尔滨 150086）

地球化学样品多元素分析是1∶5万区域地质矿产调查的重要项目，样品分析项目要求必须达到15个元素以上。其测试方法已见诸多报道[1-5]。发射光谱法是分析测试地球化学样品多元素的重要手段。通常情况下，发射光谱法的测量方式是人工使用测微光度计寻找需要的分析线进行目视测量、记录、手工绘制黑度与浓度的对数曲线、查找浓度值、抄写分析报告等若干步骤，整个流程劳动强度大、周期长，效率低、容易产生系统误差。相板测光仪自动完成测微光度计的零点校正、自动寻找并测量分析线、自动扣除背景等过程，数据处理直观快速，分析报告格式与OFFICE兼容，自动测光比人工测光提高效率20倍以上，能够满足地球化学多元素样品的分析要求。

1 相板测光仪主要工作参数

1.1 色散曲线扫描拟合

色散曲线是自动译谱测光仪的重要参数，代表谱线波长与自动译谱测光仪X相位移的函数关系，与摄谱仪的色散率和光栅转角相对应。通常平面光栅摄谱仪的色散率是二次方程的关系。色散曲线要求含盖所有的测量线，包括参考线、分析线和过渡线。WP-1平面光栅摄谱仪（北京瑞利公司）工作参数：光栅刻线1200条·mm-1，狭缝宽度为10μm，中间光屏高度3.2mm，曝光时间40s，中心波长300.0nm，焦距8.70 mm，电流13A；板移1mm。

选一块有地质样品的全波长相板，选一组从短波到长波均匀分布的铁谱线精确波长，进行色散曲线扫描拟合。GBZ-3型相板测光仪（湖北地质实验研究所）对应WP-1型摄谱仪色散曲线步数校正见表1。

1.2 相板测光仪参考线和过渡线的选择

GBZ-3型相板测光仪精确定位谱线主要是依据色散曲线、参考线和过渡线来完成。参考线选择要求铁线波长值小于并接近最短波分析线的波长值并在色散曲线范围内。主要目的是在分析测量前对参考线进行扫描校正，以消除射谱时谱带之间可能错位对测试定位的影响。过渡线设置主要是解决被测谱线间距较远时，相板本身不平和自动调焦上下调整范围太小引起分析线定位存在偏差问题。除表1所列铁谱线外，通常选做参考线或过渡线的铁谱线还有：247.4185、249.318、265.5805、271.1654、275.9817、301.0147、303.0149、311.6633、313.4111。

表1 WP-1型摄谱仪色散曲线步数校正Tab.1 WP-1 step correct of scattering curve

2 结果与讨论

2.1 多元素相关性实验

某矿区地球化学样品12件，按照第1部分的相板测光仪的色散曲线、参考线（247.4814）和过渡线（表1中铁线波长从256.3473到347.1270）进行测试，金与多元素相关性实验结果见表2。为了便于多元素之间相关性比较，锰的含量缩小10倍，钛的含量缩小100倍，银的含量扩大100倍，钼的含量扩大10倍。

表2 金与多元素相关性实验结果Tab.2 The test result of Au&the multi-elements relation

由表2可以看出，Au 与 Ag、As、Cu、Pb 成正相关性，这是由于金和银在元素周期表上同属第五周期IB族元素,它们的地球化学性质相近，金和银在自然界多呈自然金属形式存在，其次是它们的硫化物、砷化物或锑化物类。自然界矿物对呈纳米粒级金和银单质的吸附有明显的选择性，主要表现在金的载体矿物通常为黄铁或黄铜矿,银的载体矿物通常为方铅矿。其它元素正相关性见图1～4。

2.2 “异常”样品预警

通常情况下，地球化学样品中痕量金分析测试采用石墨炉原子吸收法（GFAAS）[6]，砷、锑和铋分析测试采用原子荧光法（HG-AFS）[7]，钨和钼采用极谱法（POL），其它元素可以选用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[8]，这些分析方法比自动译谱发射光谱法（GBZ-ES）的分析测试周期长；当样品中多元素含量超过100μg·g-1时，测量结果会超出这些分析方法常规工作曲线的线性范围，产生测量信号溢出、找不到零点等现象，个别多元素含量特高的样品，甚至会使石墨管（500元·支-1）、石英炉（数百元·支-1）、石英炬管（数千元·支-1）等原子化器具报废，同时，记忆效应会干扰后续若干样品的测试。自动译谱发射光谱法（GBZ-ES）可以实现多元素快速检测（比其他方法提前两天出结果），利用上述多元素之间成正相关性的关联，可选Ag（328.068nm）、Cu（327.396 nm）、Mo（317.035 nm）、Zn（334.502 nm）等分析线为其它分析测试方法（GFAAS、HG-AFS、POL、ICP-AES）提供扫描“预警”信息，借助office excel快速筛选出某些多元素含量特高的异常样品，改用火焰原子吸收（FAAS）等常量分析方法测试，从而消除对仪器和其它样品的干扰，确保分析测试结果准确可靠。同时，利用地球化学样品多元素含量的不同差异特性，探索区域成矿背景，对区域成矿潜力的研究将具有一定的指示作用。

图1 镍和钴成正相关性Fig.1 Relation of Ni&Co

图2 铋和钼成正相关性Fig.2 Relation of Bi&Mo

图3 锰和铬成正相关性Fig.3 Relation of Mn&Cr

图4 硼、钒和钛成正相关性Fig.4 Relation of B,V&Ti

3 结语

（1）相板测光仪具有计算机自动控制、自动调焦、报告与officeExecel兼容的优点，可有效解决目测法出现主观误差太大，分析人员容易产生视觉疲劳问题，满足大批量地球化学多元素样品译谱分析要求。

（2）相板测光仪可以实现元素快速检测。借助office Execel快速筛选出含量特高的异常样品，为其它分析测试方法（GFAAS、HG-AFS、POL、ICP-AES）提供扫描“预警”信息，有效消除样品预处理时样品污染和测试过程中记忆效应问题。

［1］李玉璞，于庆凯.X射线荧光光谱分析法在土壤样品多元素分析中的应用［J］.环境科学与管理，2010，35（3）：99-102.

［2］李田义,柯玲.滤纸制样X射线荧光光谱法测定矿石中的多元素［J］.岩矿测试，2010，29（1）：77-79.

［3］陈江,姚玉鑫,费勇,等.微波消解等离子体发射光谱和石墨炉原子吸收光谱法联合测定土壤中多元素［J］.岩矿测试，2009，28（2）：25-28.

［4］姚福存,张晓敏.ICP-OES全谱直读光谱仪多元素同时检测［J］.西部探矿工程，2008，22（10）：142-143.

［5］李勇,李红霞.用碘化铵活化光谱法连续测定多元素［J］.黄金地质,2002，8（1）:67-68.

［6］李勇.Z-2000偏振塞曼石墨炉原子吸收分光光度计测定地球化学样品中痕量金［J］.岩矿测试，2008，27（8）：305-309.

［7］陈占生,李玄辉,朝银银.原子荧光光谱法快速测定化探样品中的砷、锑、铋、汞［J］.黄金科学技术，2009，17（2）：46-51.

［8］李勇，等.离子体光谱法指纹图谱技术在测试多目标地球化学样品中的应用［J］.黄金，2009，30（9）：46-51.