發(fā)射光譜法測定生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查樣品中的銀錫硼

楊婷

吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所

發(fā)射光譜法測定生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查樣品中的銀錫硼

楊婷

吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所

銀、錫、硼作為生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查樣品中的重要檢測元素，在檢測方法方面要求也較高，不僅要滿足檢測結(jié)果的精密、準(zhǔn)確，更要求檢測條件的檢出限和譜線背景。本文通過概述發(fā)射光譜法的原理，比較不同發(fā)射光譜法間區(qū)別，對電弧發(fā)射光譜法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

發(fā)射光譜法；生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查；銀錫硼

銀、錫、硼三種元素對生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查來說具有重要意義，其檢測的準(zhǔn)確性直接影響化學(xué)調(diào)查結(jié)果。當(dāng)前采取的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查方法主要是發(fā)射光譜法，主要以電感藕合等離子體質(zhì)譜儀、X射線熒光光譜等同時測定多種元素能力的大型儀器為主，其中電弧發(fā)射光譜法在生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查中應(yīng)用最廣泛，能夠滿足銀、錫、硼三種元素檢測限、準(zhǔn)確度、精密度上的要求，下面對此進(jìn)行分析。

1.發(fā)射光譜法概述

發(fā)射光譜是根據(jù)各種元素的原子或離子在熱激發(fā)或電激發(fā)的情況下，發(fā)出特征電磁輻射，以便于對激發(fā)元素進(jìn)行定量和定性分析的一種方法，是應(yīng)用較久遠(yuǎn)的一種光譜學(xué)方法。發(fā)射光譜法主要利用被檢測元素發(fā)出的線光譜的特征波長和特征強(qiáng)度來確定元素種類和含量。發(fā)射光譜分析過程主要分為激發(fā)、發(fā)光、檢測三部分。首先，激發(fā)過程是利用激發(fā)光源加快樣品蒸發(fā)，將元素解離成原子或離子，最終發(fā)出輻射。其次，通過光譜儀發(fā)光，將光源發(fā)出的光按照波長展開，獲取光譜。最后，通過檢測系統(tǒng)記錄光譜，對光譜相關(guān)參數(shù)進(jìn)行記錄，通過標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比對進(jìn)而定性和定量分析。發(fā)射光譜具有較多優(yōu)點，選擇性好，元素被激發(fā)后會發(fā)射出特征光譜，特征光譜能夠有代表性的表示元素。準(zhǔn)確性高，相對誤差較小，可信度高。但是，發(fā)射光譜也存在一定的缺陷，適用性的局限，器價格相對昂貴，難以實現(xiàn)普遍應(yīng)用。

2.不同發(fā)射光譜法間區(qū)別與比較

2.1電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

二十世紀(jì)六十年代提出的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜是當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的較為先進(jìn)的新型激發(fā)光源，在七十年代得到廣泛應(yīng)用。等離子體是一種中性氣體，主要由離子、電子、中性原子和分子組成，正電荷與負(fù)電荷的數(shù)量基本相同，整個發(fā)射光譜儀器主要由高頻發(fā)生器、等離子矩管和霧化器組成。高頻發(fā)生器作用是產(chǎn)生高頻磁場，為等離子體提供所需能量，通過調(diào)節(jié)頻率大小和輸出功率大小來控制獲取能量大小。等離子矩管由三層同心石英玻璃管組成，氬氣作為流通氣體來穩(wěn)定等離子體并降低溫度。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜具有很強(qiáng)的激發(fā)和電離能力，具有靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點，因此在元素的微量甚至痕量分析上都有很好的應(yīng)用。除此之外，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜的光源不應(yīng)用電極，避免了電極污染帶來的影響，而且其背景發(fā)射和自吸效應(yīng)較小。但是其氬氣的消耗較大，維護(hù)的費用較高。［1］

2.2直流等離子體噴焰發(fā)射廣譜法

直流等離子體噴焰是一種利用將氣體壓縮產(chǎn)生大大電流直流電弧，因為形狀與火焰相像，因此命名為直流等離子體噴焰。早期發(fā)展過程中，直流等離子體噴焰由環(huán)形的碳電極和上電極作為陽極和陰極。直流等離子體光源激發(fā)的溫度較高，可達(dá)到6000K，受到基體效應(yīng)和共存元素化合物的影響相對較小，所以其檢測穩(wěn)定性較高，雖然靈敏度沒有其他發(fā)射光譜法高，但其背景較大。二十世紀(jì)七十年代又推出了三個電極系統(tǒng)的檢測裝置，進(jìn)一步提高了直流等離子體噴焰的穩(wěn)定性，加大了其有機(jī)試劑和水溶液的承載能力。而且設(shè)備成本大大降低，氮氣或氬氣的使用也減少了三分之二，而且檢測元素種類達(dá)到54種，對于難熔難揮發(fā)的元素和一些稀有元素檢測更加適用。［2］

3.電弧發(fā)射光譜法分析

3.1緩沖劑的選擇

電弧粉末法光譜分析中，緩沖劑的選擇尤為重要，加入適當(dāng)?shù)木彌_劑能夠有效的控制電弧溫度，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)，與此同時，能夠改善元素蒸發(fā)和激發(fā)行為，將元素與基體有效分離，減少噪音值，減少光譜背景影響，提高檢測分析的精密度和準(zhǔn)確度，在較低的濃度下即可檢出，擴(kuò)大的應(yīng)用范圍。在緩沖劑類型選擇上，根據(jù)文獻(xiàn)報道和相關(guān)資料顯示，K2S2O7、Al2O3、ZnO、SiO2、NaF、KI、NH4I、碳粉等多種試劑，按照不同比例和組合對生態(tài)地球化學(xué)樣品調(diào)查中的銀錫硼進(jìn)行檢測，在不斷的實驗摸索中得到K2S2O7、Al2O3、NaF、KI、碳粉具有較好的效果，改善了銀錫硼檢測的靈敏度的同時提高了測量的準(zhǔn)確度和精密度，有效的降低了三種元素的檢出限。Al2O3的作用主要是保證基體的成分，在緩沖劑中加入堿金屬鹽能夠確定有效的電弧溫度，保證在曝光時間內(nèi)保證樣品的弧燒溫度，減少基體中元素激發(fā)，進(jìn)而降低了光譜背景。

3.2內(nèi)標(biāo)元素及分析線對的選擇

電弧發(fā)射光譜中，為了減少試樣基體的影響，需要采取內(nèi)標(biāo)補(bǔ)償法。其中內(nèi)標(biāo)元素與分析線對的選擇非常重要，互相匹配的內(nèi)標(biāo)元素與分析線對能夠有效保證檢測分析質(zhì)量。內(nèi)標(biāo)元素與分析元素的性質(zhì)應(yīng)，蒸發(fā)性質(zhì)相近，而且其低含量不會對樣品產(chǎn)生較大干擾。通過一系列實驗證實，Ge作為內(nèi)標(biāo)元素，以GeO2形式加入緩沖劑，因為二者在選定條件下的蒸發(fā)行為一致，所以，在銀錫硼檢測中具有良好應(yīng)用。［3］

3.3電極方式及攝譜條件的選擇

傳統(tǒng)的發(fā)射光譜法一直采取上下垂直電極的對電極方式，樣品只能裝在下電極，上電極無法裝樣，這種方法的優(yōu)點是安裝拆卸方便，操作簡單，沒有較難的技術(shù)要求。水平式雙電極法采取兩根電極裝樣，增加了弧燒時間和曝光時間，能夠有效降低檢測限，提高靈敏度。

4.結(jié)語

綜上所述，生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查樣品中銀、錫、硼的檢測方法較多，但是選擇靈敏度高、檢出限低、精密度高、準(zhǔn)確性好的方法是檢測部門關(guān)注的重點。發(fā)射光譜法中電弧發(fā)射光譜檢測法是應(yīng)用較為廣泛的方法，通過選擇合適的緩沖劑、內(nèi)標(biāo)元素、分析線對、電極方式以及攝譜條件，能夠有效的優(yōu)化銀、硼、錫的檢測方法，值得推廣應(yīng)用。

［1］張勤.多目標(biāo)地球化學(xué)填圖中的54種指標(biāo)配套分析方案和分析質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)［J］.第四紀(jì)地質(zhì)，2015，25（3）∶292-297.

［2］孫中華，章志仁，毛英，等.電弧蒸餾光譜法測定化探樣品中痕量銀錫鉛硼鎵［J］.巖礦測試，2014，23（2）∶153-156.

［3］張文華，石靜，張雪梅.發(fā)射光譜法測定巖石樣品中15個痕量元素［J］.地質(zhì)實驗室，2013，11（4）∶203-207.