WDXRF粉末壓片法在分析土壤、巖石和水系沉積物樣品中稀土元素中的應(yīng)用研究

石慧等

摘 要：文章采用粉末制樣法，運(yùn)用波長(zhǎng)色散X熒光光譜儀對(duì)土壤、巖石和水系沉積物樣品中的15種稀土元素（La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Y）進(jìn)行分析測(cè)定。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法和實(shí)測(cè)背景扣除法校正基體效應(yīng)，并優(yōu)化了稀土元素的測(cè)量條件。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，稀土元素的檢出限多在0.1ug/g以下。方法精密度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD，n=12）在0.67%～14%之間。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值符合較好。

關(guān)鍵詞：稀土元素；波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜法；粉末壓片法；土壤；巖石；水系沉積物

1 概述

稀土元素具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)及磁學(xué)物理化學(xué)性質(zhì)， 使其在各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，由于稀土元素的化學(xué)性質(zhì)極其相似，給混合稀土分量測(cè)定帶來(lái)了很大的困難[1～3]。目前測(cè)量稀土元素的方法主要有原子吸收光譜法、化學(xué)法和中子活化法等，原子吸收光譜法對(duì)La和Ce的靈敏度不夠；化學(xué)法只能測(cè)量稀土總量，耗時(shí)長(zhǎng)、步驟繁瑣；中子活化法在前期處理耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，且成本較高。X射線熒光光譜法（XRF）由于其快速、非破壞、精確度高、樣品制備簡(jiǎn)單，且能同時(shí)測(cè)定多種元素，在稀土元素分量測(cè)量中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[4～7]。

文章采用波長(zhǎng)色散X熒光光譜法（WDXRF）和粉末壓片制樣法，測(cè)量土壤、巖石和水系沉積物樣品中稀土元素的分量。通過(guò)優(yōu)化測(cè)量條件，并選用標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制校準(zhǔn)曲線，此法的檢出限和精確度均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析要求，且只需13分鐘就可以精準(zhǔn)的測(cè)定出15種稀土元素的含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器及測(cè)量條件

實(shí)驗(yàn)采用荷蘭帕納科公司Axios型X射線熒光光譜儀，儀器主要參數(shù)為：4.0KW功率，端窗銠靶X光管，SuperQ4.0軟件。

稀土元素測(cè)量條件選擇：實(shí)驗(yàn)選用的電流電壓均為60mA和60kV，根據(jù)稀土元素K系和L系的激發(fā)電位，選用L線作為分析線。對(duì)于輕稀土元素使用Lα作為分析線；部分重稀土元素，使用Lβ1作為分析線。為提高分辨率統(tǒng)一使用LiF220晶體、細(xì)準(zhǔn)直器測(cè)定。流氣式正比計(jì)數(shù)器和封閉式充Xe氣的正比計(jì)數(shù)管串聯(lián)（Duplex）使用，能夠提高Fe～Cu的K系線和La～W的L系線的靈敏度。

3.2 方法精密度

采用粉末壓樣法，對(duì)巖石樣品GSS-6重復(fù)測(cè)量12次將所得結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差RSD見(jiàn)表5。

3.3 方法準(zhǔn)確度

選用沒(méi)有參加校正的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，巖石標(biāo)準(zhǔn)樣品，水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣品，按表1的測(cè)量條件進(jìn)行測(cè)定，測(cè)量結(jié)果詳見(jiàn)表6。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）在進(jìn)行譜線重疊干擾校正時(shí)，發(fā)現(xiàn)不僅相鄰稀土元素的譜線之間存在嚴(yán)重干擾，Mn、Cu、Ti、W、Co的L線也對(duì)其產(chǎn)生干擾，故在校準(zhǔn)曲線時(shí)，也須將這些元素考慮在內(nèi)。（2）標(biāo)準(zhǔn)樣品中主要基體為SiO2，在建立校準(zhǔn)曲線時(shí)，也須測(cè)定SiO2的含量。運(yùn)用SurpQ4.0的運(yùn)算程序，能較好的消除基體效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。（3）文章采用粉末制樣法，并應(yīng)用波長(zhǎng)色散X熒光光譜儀對(duì)土壤、巖石和水系沉積物中的15種稀土元素進(jìn)行了快速、精準(zhǔn)的分析。由于標(biāo)準(zhǔn)樣品的限制，實(shí)驗(yàn)中稀土元素的含量范圍較窄，但為快速精準(zhǔn)的分析大批地質(zhì)樣品提供了一定的參考依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：石慧（1988-），女，湖北咸寧人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境核輻射場(chǎng)及其檢測(cè)技術(shù)。