X射线荧光光谱法分析HSn88-1

2019-12-11刘枫

有色金属加工 2019年6期

刘枫

(洛阳铜加工集团有限责任公司，河南洛阳471039)

X射线荧光光谱分析法以其分析速度快、准确度高等特点广泛应用于冶金、地质、化工等领域。我公司用X射线荧光光谱法进行炉前主成分定量分析，取得了显著的经济效益，但仪器分析的相对性使其摆脱不了标样的束缚。HSn88-1为我公司生产的新产品，没有相应的光谱分析用标样。如果炉前分析采用化学分析方法，操作烦琐且分析周期较长，不能满足炉前快速分析的要求。为满足生产需要，根据X射线荧光分析理论尝试使用相近牌号HSn70-1的标准样品和普通黄铜系列标样来制订HSn88-1分析规程。经过试验，对Cu的分析结果用归一法处理后， Cu、Sn含量的精密度和准确度均达到了生产要求。

1 实验部分

1.1 仪器及其工作条件

仪器为岛津MXF-2100型X射线荧光光谱仪(Rh靶)，试样盒面罩直径25mm ，其工作条件见表1。

表1 X射线荧光光谱仪的工作条件

1.2 建立工作曲线

选用含量适当的普通黄铜系列标样和HSn70-1标样，将其加工出光洁平整的表面。使用X射线荧光光谱仪测量各元素的X射线强度。根据校准曲线公式Q0=AI3+BI2+CI+D，及基体校正公式Q=Q0(1+∑djQj)来拟合各分析元素工作曲线；式中，Q0为元素表观含量；A、B、C、D为工作曲线系数；I为元素X射线荧光强度；Q为经过基体校正后元素含量；dj为吸收增强系数；Qj为干扰元素含量。各元素工作曲线系数及基体校正系数见表2。

2 结果与讨论

2.1 工作曲线

在HSn70-1和HSn88-1中，Cu、Zn相差近20%，而基体效应是分析元素的特征线在射出试样表面时被基体元素吸收或增强的过程。如果基体发生变化，则基体对分析元素的特征线的吸收也发生变化，从而使分析元素特征线的强度也发生变化，导致分析结果产生误差。如果基体各组分对分析元素特征线的质量吸收系数接近，那么即使基体组成发生一定变化也能得到准确的分析结果。

表2 各元素工作曲线系数及基体校正系数

根据荧光分析理论，基体总的质量吸收系数为μ总=∑Wiμi,式中,μ总为基体对分析元素总的质量吸收系数；Wi为各组成元素的质量分数；μi为各组成元素的质量吸收系数。

对于分析元素Sn ,在HSn70-1中，基体对SnKα线的质量吸收系数为,μ总=μCu(SnKα)+μZn(SnKα)=16.99×0.7+18.53×0.29=17.267。在HSn88-1中，基体对SnKα线的质量吸收系数为，μ总=μCu(SnKα)+μZn(SnKα)=16.99×0.88+18.53×0.11=16.989。由此我们可以看出在HSn70-1和HSn88-1中，基体对SnKα线的吸收非常接近，因此，用HSn70-1标准样品建立工作曲线分析HSn88-1中的Sn是可行的。

由于Zn要参与归一计算，因此必须对Zn进行准确的定量分析。通过查X射线质量吸收系数表可以看出，Cu对ZnKα线和Zn对CuKα线的质量吸收系数接近，可以认为Cu、Zn互不影响，用Sn对Cu、Zn进行基体校正，即可得到线性良好的Cu、Zn工作曲线。因此，对HSn88-1中Cu、Zn的分析也是可行的。

2.2 归一法对Cu分析结果的修正

X射线荧光光谱法是一种精密度较高的分析方法，影响其测量准确度的主要因素是试样的表面粗糙度。若试样表面车制粗糙，则X射线荧光在射出试样表面过程会引入一个附加程长，造成分析元素特征线强度偏低，也就是说要求试样面要有足够的光洁度(与标样一致)，否则会使分析结果产生较大偏差。因此对铜的分析结果采用归一法处理，使得在不苛求试样面光洁度的情况下，仍能得到良好的分析结果。

计算公式为Cu=(100×QCu+a0)/∑Qj;式中,a0为一系数；QCu为基体校正后铜的含量；∑Qj为所有分析元素荧光值之和；Cu为归一法处理后的结果。

用从生产中取制的HSn88-1控样G1(Cu88.05%，Sn1.09%)，每车制一次分析一次，每次车制试样表面尽量不一致,连续分析10次，分析结果见表3。

表3

从表3以看出，Cu的荧光值经归一法处理后，准确度和精密度明显好于荧光分析值，从而降低了因试样表面效应而引起的分析结果误差。由于Sn的含量较低，且准确度和精密度都很好，可不进行。但在应用归一法时，要保证试样中未分析元素的含量不能太高，否则计算出的Cu含量偏高。在生产分析中，试样面光洁度应尽可能的与标样一致，以保证其他元素的准确分析。