相板測(cè)光儀在測(cè)試地球化學(xué)多元素樣品中的應(yīng)用研究

武 洋，李 勇，盧安民，杜少文，盧 兵

（中國人民武裝警察部隊(duì) 黃金第三支隊(duì),黑龍江 哈爾濱 150086）

地球化學(xué)樣品多元素分析是1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的重要項(xiàng)目，樣品分析項(xiàng)目要求必須達(dá)到15個(gè)元素以上。其測(cè)試方法已見諸多報(bào)道[1-5]。發(fā)射光譜法是分析測(cè)試地球化學(xué)樣品多元素的重要手段。通常情況下，發(fā)射光譜法的測(cè)量方式是人工使用測(cè)微光度計(jì)尋找需要的分析線進(jìn)行目視測(cè)量、記錄、手工繪制黑度與濃度的對(duì)數(shù)曲線、查找濃度值、抄寫分析報(bào)告等若干步驟，整個(gè)流程勞動(dòng)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)，效率低、容易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。相板測(cè)光儀自動(dòng)完成測(cè)微光度計(jì)的零點(diǎn)校正、自動(dòng)尋找并測(cè)量分析線、自動(dòng)扣除背景等過程，數(shù)據(jù)處理直觀快速，分析報(bào)告格式與OFFICE兼容，自動(dòng)測(cè)光比人工測(cè)光提高效率20倍以上，能夠滿足地球化學(xué)多元素樣品的分析要求。

1 相板測(cè)光儀主要工作參數(shù)

1.1 色散曲線掃描擬合

色散曲線是自動(dòng)譯譜測(cè)光儀的重要參數(shù)，代表譜線波長(zhǎng)與自動(dòng)譯譜測(cè)光儀X相位移的函數(shù)關(guān)系，與攝譜儀的色散率和光柵轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)。通常平面光柵攝譜儀的色散率是二次方程的關(guān)系。色散曲線要求含蓋所有的測(cè)量線，包括參考線、分析線和過渡線。WP-1平面光柵攝譜儀（北京瑞利公司）工作參數(shù)：光柵刻線1200條·mm-1，狹縫寬度為10μm，中間光屏高度3.2mm，曝光時(shí)間40s，中心波長(zhǎng)300.0nm，焦距8.70 mm，電流13A；板移1mm。

選一塊有地質(zhì)樣品的全波長(zhǎng)相板，選一組從短波到長(zhǎng)波均勻分布的鐵譜線精確波長(zhǎng)，進(jìn)行色散曲線掃描擬合。GBZ-3型相板測(cè)光儀（湖北地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所）對(duì)應(yīng)WP-1型攝譜儀色散曲線步數(shù)校正見表1。

1.2 相板測(cè)光儀參考線和過渡線的選擇

GBZ-3型相板測(cè)光儀精確定位譜線主要是依據(jù)色散曲線、參考線和過渡線來完成。參考線選擇要求鐵線波長(zhǎng)值小于并接近最短波分析線的波長(zhǎng)值并在色散曲線范圍內(nèi)。主要目的是在分析測(cè)量前對(duì)參考線進(jìn)行掃描校正，以消除射譜時(shí)譜帶之間可能錯(cuò)位對(duì)測(cè)試定位的影響。過渡線設(shè)置主要是解決被測(cè)譜線間距較遠(yuǎn)時(shí)，相板本身不平和自動(dòng)調(diào)焦上下調(diào)整范圍太小引起分析線定位存在偏差問題。除表1所列鐵譜線外，通常選做參考線或過渡線的鐵譜線還有：247.4185、249.318、265.5805、271.1654、275.9817、301.0147、303.0149、311.6633、313.4111。

表1 WP-1型攝譜儀色散曲線步數(shù)校正Tab.1 WP-1 step correct of scattering curve

2 結(jié)果與討論

2.1 多元素相關(guān)性實(shí)驗(yàn)

某礦區(qū)地球化學(xué)樣品12件，按照第1部分的相板測(cè)光儀的色散曲線、參考線（247.4814）和過渡線（表1中鐵線波長(zhǎng)從256.3473到347.1270）進(jìn)行測(cè)試，金與多元素相關(guān)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。為了便于多元素之間相關(guān)性比較，錳的含量縮小10倍，鈦的含量縮小100倍，銀的含量擴(kuò)大100倍，鉬的含量擴(kuò)大10倍。

表2 金與多元素相關(guān)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 The test result of Au&the multi-elements relation

由表2可以看出，Au 與 Ag、As、Cu、Pb 成正相關(guān)性，這是由于金和銀在元素周期表上同屬第五周期IB族元素,它們的地球化學(xué)性質(zhì)相近，金和銀在自然界多呈自然金屬形式存在，其次是它們的硫化物、砷化物或銻化物類。自然界礦物對(duì)呈納米粒級(jí)金和銀單質(zhì)的吸附有明顯的選擇性，主要表現(xiàn)在金的載體礦物通常為黃鐵或黃銅礦,銀的載體礦物通常為方鉛礦。其它元素正相關(guān)性見圖1～4。

2.2 “異?！睒悠奉A(yù)警

通常情況下，地球化學(xué)樣品中痕量金分析測(cè)試采用石墨爐原子吸收法（GFAAS）[6]，砷、銻和鉍分析測(cè)試采用原子熒光法（HG-AFS）[7]，鎢和鉬采用極譜法（POL），其它元素可以選用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）[8]，這些分析方法比自動(dòng)譯譜發(fā)射光譜法（GBZ-ES）的分析測(cè)試周期長(zhǎng)；當(dāng)樣品中多元素含量超過100μg·g-1時(shí)，測(cè)量結(jié)果會(huì)超出這些分析方法常規(guī)工作曲線的線性范圍，產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)溢出、找不到零點(diǎn)等現(xiàn)象，個(gè)別多元素含量特高的樣品，甚至?xí)故埽?00元·支-1）、石英爐（數(shù)百元·支-1）、石英炬管（數(shù)千元·支-1）等原子化器具報(bào)廢，同時(shí)，記憶效應(yīng)會(huì)干擾后續(xù)若干樣品的測(cè)試。自動(dòng)譯譜發(fā)射光譜法（GBZ-ES）可以實(shí)現(xiàn)多元素快速檢測(cè)（比其他方法提前兩天出結(jié)果），利用上述多元素之間成正相關(guān)性的關(guān)聯(lián)，可選Ag（328.068nm）、Cu（327.396 nm）、Mo（317.035 nm）、Zn（334.502 nm）等分析線為其它分析測(cè)試方法（GFAAS、HG-AFS、POL、ICP-AES）提供掃描“預(yù)警”信息，借助office excel快速篩選出某些多元素含量特高的異常樣品，改用火焰原子吸收（FAAS）等常量分析方法測(cè)試，從而消除對(duì)儀器和其它樣品的干擾，確保分析測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。同時(shí)，利用地球化學(xué)樣品多元素含量的不同差異特性，探索區(qū)域成礦背景，對(duì)區(qū)域成礦潛力的研究將具有一定的指示作用。

圖1 鎳和鈷成正相關(guān)性Fig.1 Relation of Ni&Co

圖2 鉍和鉬成正相關(guān)性Fig.2 Relation of Bi&Mo

圖3 錳和鉻成正相關(guān)性Fig.3 Relation of Mn&Cr

圖4 硼、釩和鈦成正相關(guān)性Fig.4 Relation of B,V&Ti

3 結(jié)語

（1）相板測(cè)光儀具有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)焦、報(bào)告與officeExecel兼容的優(yōu)點(diǎn)，可有效解決目測(cè)法出現(xiàn)主觀誤差太大，分析人員容易產(chǎn)生視覺疲勞問題，滿足大批量地球化學(xué)多元素樣品譯譜分析要求。

（2）相板測(cè)光儀可以實(shí)現(xiàn)元素快速檢測(cè)。借助office Execel快速篩選出含量特高的異常樣品，為其它分析測(cè)試方法（GFAAS、HG-AFS、POL、ICP-AES）提供掃描“預(yù)警”信息，有效消除樣品預(yù)處理時(shí)樣品污染和測(cè)試過程中記憶效應(yīng)問題。

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