光谱半定量全分析方法

郭冬雪，刘英鸽，杨 婷

吉林省地质科学研究所，吉林 长春 130012

光谱半定量分析，采用火焰发射光谱法来完成，是无机元素定性的一种有效分析方法，在实际工作中，我们只需要知道试样中元素的大致质量分数，不需要知道其准确含量，例如进行金属测量、区域地质普查、地球化学找矿或填图、化学分析方法选择等；另外，有时在进行样品定性分析时，需要同时给出元素的大致质量分数，在这些情况下，可以采用光谱半定量分析。其方法有6 种：黑度比较法、谱线呈现法、匀称线组法、阶梯减光器法、标准黑度纸法和黑度测量法，本实验采用黑度比较法对岩石、矿石进行半定量全分析。

1 仪器设备及试剂材料

1.1 仪器设备

①电极：下电极为直径3 mm×3 mm×0.5 mm,平头柱状，上电极为圆锥形，水冷电极夹。

②蒸馏水：一次蒸馏水。③WP1 型一米平面光栅摄谱仪：刻线1 200/mm，三透镜照明系统，中间光栏5 mm，狭缝5μm，中心波长280 nm

1.2 显影液及定影液

显影液 A 液：称取10 g 米吐尔、260 g 无水亚硫酸钠、50 g 对苯二酚（加热不宜过高）定容至5 000 mL 水中，摇匀，储存于棕色玻璃瓶中在冰箱内冷藏保存。 B 液：称取200 g 无水碳酸钠、10 g 溴化钾（加热不宜过高）定容至5 000 mL 水中，摇匀，储存于棕色玻璃瓶中在冰箱内冷藏保存。

定影液：称取1 200 g 硫代硫酸钠（海波）、75 g 无水亚硫酸钠、75 mL 冰醋酸（98%）、37.5 g硼酸和75 g 硫酸铝钾（硫酸铝钾）溶于水中，定容至5 000 mL，摇匀，储存于棕色玻璃瓶中在暗房内保存。

相板：天津紫外Ⅰ型感光板。

2 实验步骤

2.1 装填试样

将所分析的样品倒在一张空白干净的纸上，把样品装进电极中压紧磨平，滴两滴蒸馏水，烘干。

2.2 感光板的裁板与放置

将9 cm×24 cm 感光板裁去约1/4（留作硼或锡、银定量分析）放于相板盒中，左右各离约两个手指的距离。

2.3 摄谱

采用交直流电弧发生器，电压220 V，三级交流电，三次曝光，两次板移。第一段5 A 起弧5 s后升至13 A,35 s，以易挥发及部分中等挥发元素为主；第二段13～15 A，以中等挥发元素为主；第三段18 A，70 s 后一直曝光到样品烧完为止，以难挥发元素为主。

2.4 暗室处理

取显影液中A 液、B 液按1+1 混合，温度 18℃，显影120 s，放于定影液中30 min，至感光板完全透明为止，捞出，用自来水反复冲洗干净，阴干，等待备用。

3 译谱

3.1 熟悉铁光谱图谱

并记下230～350 nm 范围内各大波段特征铁谱线组,利用铁光谱标准图，找出各元素谱线在感光板的位置，并与标准系列进行黑度比较给出待测试样的含量。

3.2 半定量分析采用黑度比较法

需要在相同条件下，将试样与标准按分析条件同摄在一块谱板上，然后将二者的绝对黑度进行比较，看样品元素线的黑度相当于标准中哪一条线的黑度，则该元素的含量就相当于这一标准的含量。例如分析矿石中的锡，即找出试样中灵敏线317.51 nm,再以标准系列中的锡317.51 nm 线进行比较，如果试样中的锡黑度接近于3×10-6，则可表示为样品锡的含量。

3.3 稀土元素一般为难挥发元素

当两条谱带都有时，那肯定是有别的元素干扰。含铀和钍的谱线会很乱，一般稀土矿中才会含有铈和铟，谱线会很乱，很难辨别铁谱线，如铟303.94 nm 与铁线重合，铟是易挥发元素，铁是中等挥发元素，只要第一条的谱线黑度大于第二条，且在Fe ﹥10%的情况下，就可判断有铟存在。

3.4 比较

根据不同元素的难、易挥发程度选择所看的谱带：易挥发元素出现在第一条谱带上；难挥发元素出现在第二条谱带上；中等挥发元素两条谱带都有，见表1。

表1 光谱半定量常用元素分类Table 1 Element classification of the semiquantitative spectrometric

表2 光谱半定量常用元素波长、检出限及干扰元素Table 2 Wavelength, detection limit,and interference elements of the semiquantitative spectrometric

3.5 在地质样品中

有些元素是共存的，如Ga 和Al,Zr 和Hf,Nb和Ta,Cd 和Zn，In 和Sn 经常共存，表2 中列出了常见元素的检出限以及干扰元素。如钨289.64 nm检出限100×10-6和289.60 nm 检出限200×10-6两条线离的很近，在判断样品中是否含有钨时，我们通过294.69 nm，检出限100×10-6这条谱线来判断。

3.6 半定量分析存在一定的局限性

例如造岩元素：钾只查344.62 nm 和344.72 nm 的谱线，根据其出现与否判断其质量分数大于或是小于1%；硅的6 条谱线均出现，就判定其质量分数大于10%；钙出现自蚀时，其质量分数大于10%，有些方面很难用文字表达，只有通过大量的实践，并不断用定量分析或标准数据校正议谱的误差才能报出可靠的数据。

[1] 岩石矿物分析编写组《.岩石矿物分析》第二册（第三版）[M].北京：地质出版社，1991：174-186，401-412.

[2] 冶金工业部科技情报标准研究编译.光谱线波长表 [M].北京：中国工业出版社,1971.

[3]万光珍，田锡超.光谱半定量分析经验简介[J].地质实验室，1991,7（5）:285-288.

[4] 发射光谱分析编写组.发射光谱分析 [M].北京：冶金工业出版社，1977.