X 射线荧光光谱法分析地质样品的应用技巧

邢亮

（唐山首信自动化信息技术有限公司，河北 唐山 063200）

X 射线荧光光谱(xRF)测定技术的重要意义不仅因为它是主量、次量元素分析精度、准确度和自动化程度高，还由于该仪器在测定地质样品时采用的粉末压片法无需将试样进行酸碱分解处理，是一种对环境无污染的绿色分析技术。在今后相当长的时间内XRF 将是优越于其他大型仪器，测定多种材料主量、次量和部分微量元素的主导分析手段之一。关于这些元素的XRF 分析问题如样品制备方法、测量条件选择、元素间的吸收增强等,大多数元素的分析方法已相当成熟，但对于某些元素测量条件的选择技巧、标准曲线的合理分段、正确选择校正项等问题研究相对较少，而且应该根据具体元素具体分析。

一、X 射线荧光光谱法

X 射线荧光光谱分析法，简称XRF 技术，这种技术是利用X 射线来照射待测物质中的原子，让其产生次级X 射线，然后对其中的物质成分和化学物态进行分析研究的方法。随着现代信息技术及相关软件的发展，XRF 技术在各个领域均得到了飞速发展。由于X 射线荧光光谱分析法不会破坏测试样品的完整性及准确的测试结果，在地质样品检测分析中的应用越来越广泛。波的长度跟元素是一一对应的关系。目前我们常用的有三种仪器，一是波长色散型X 射线荧光光谱仪，他可以通过检测器的转动角度来确定元素的种类。二是能量色散型X 射线荧光光谱仪，他可以通过通道的能量来判别元素的种类和成分。三是XRF 光谱仪，它是对扫描的图谱进行峰值确定和峰位强度的计算来确定元素的种类。

二、实验部分

（一）样品制备方法

取同一样品分别做了过150、180、200 目粒度实验，实验结果见表：

从表中可以看出，过200 目效果最好，过180 目粒度能满足压片和检测的要求，过150 目的样品压片时经常出现裂缝或散裂现象。因在日常化学分析通常地质样品经100 一105℃烘干lh 后，加工的粒度为过180 目，所以本方法直接采用粒度过180 目的样品进行压片。.

（二）取样量实验

取同一样品按样重量分批进行压片试验，比较分析结果稳定性。第一批按称取59 量分别进行压从表试验结果看，取样量69 以下时数据的稳定性稍差，但差距不太明显，当样品增加到129 以上时，压片容易出现少量裂纹，数据的稳定性也随之变差。最后确定取地质样品在89 一129 间进行压片分析。

（三）标准样品及标准化样品的选择

1.标准样品的选择。标准样品是建立仪器标准工作曲线的关键，但市场上购买的标准样品其代表性难以满足X 射线荧光光谱仪检测的要求。为了确保标准样品的矿物结构、化学成分，含量范围等方面与未知样品保持一致，我们采取了现场自制标准样品的方法。具体做法是：在现场样品库中找出各元素含量有一定梯度，用经典化学分析方法进行多人多次准确定值，取其平均值作为该标准样品的真值。2.标准化样品的选择。标准化样品是为了校正仪器的漂移而使用的性质稳定的样品，标准化工作通常要在每次测定未知样品之前进行。我们采用含有铜、钼、砷、锑、铋等元素的金属样品作为标准化样品。

（四）校正项的合理选择

在土壤、水系沉积物、岩石这些地质样品中，有些元素如钒和钛、钇和铷、锆和锶等有严重的重叠干扰；而有些元素如钛明显受到样品基体吸收增强效应影响。因此在测定分析时合理选择校正项也要根据实际情况具体分析。

1.元素钛的校正。在长期的分析测试过程中，除了元素间的谱线重叠干扰之外仅仅证实了Al 和Fe 对Ti 的谱线确实有增强和吸收效应。而采用熔融制样法测定时，标准样品Ti 的标准曲线很好消除了矿物效应，标样的标准曲线的相关性也较好拉。所以压片法测定Ti 要添加Al 和Fe的校正。

2.元素钍的校正。Th 受Bi 重叠干扰无可置疑，但Bi 又受As、Pb等元素干扰，扣除Bi 重叠干扰就要加上As、Pb 等元素的干扰系数参与计算，会引起一连串“连锁”计算，大大增加了测量误差，使分析结果很不稳定。一般岩石样品Bi 含量很低，绝大部分构不成干扰。实验绘制Th 标准曲线时不加任何校正把Bi 含量高的标准样品剔除，分析结果要稳定得多(表)。但在实际分析Th 时要把Bi、As、Pb 等干扰元素同时测定，如果遇到Bi 含量高的样品可以重新回归计算。

（五）元素测量的污染因素与控制

硫是XRF 经常测定的元素之一，这其中也有许多值得注意之处，提出硫的赋存状态影响硫的测定外，其实样品污染问题也影响着土壤、水系沉积物、岩石中元素硫的测量数据质量。由于压好的样片极易吸附空气中的硫，尤其在硫污染特别严重。实验中发现在测定硫时，如果对分析室进行清扫，会将吸附在地板、桌面、玻璃等光滑平面上面的硫释放出来造成污染。另外，分析室内的晶体也会吸附硫，如果用xRF 仪器测量了硫化物的样品，几天内分析室的硫都排不干净，如果再分析低含量的硫就会造成严重污染。

由于地质样品种类繁多，各个元素含量变化范围又大，且粉末压片法存在粒度效应和矿物效应，还会导致一系列影响分析数据的问题，还有待今后挖掘更多的论据进行讨论，以建立可靠的技术保障。