粉末壓片法—X 射線熒光光譜線性掃描在玻璃全分析中的應(yīng)用

李曼 韓蔚 陳慧娟 郭中寶

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

隨著科技的不斷進(jìn)步，玻璃材料以其良好的物理化學(xué)性能在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，從日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到尖端科學(xué)技術(shù)，都與玻璃陶瓷有著密切的關(guān)系。玻璃類產(chǎn)品是可設(shè)計(jì)材料，通過調(diào)整其中的化學(xué)成份及含量可以改變其物理化學(xué)性能，使其具有特殊的性能以適應(yīng)不同的用途，因此，準(zhǔn)確測(cè)定玻璃材料中各組分含量對(duì)工藝配方的制訂及材料性能的設(shè)計(jì)有著重要的意義[1]，但是玻璃材料的化學(xué)成分非常復(fù)雜，通常是由多種元素的氧化物組成，含量高低各有不同，有些含有F、La、Ba、Zr 等不常見的化學(xué)元素。

目前，玻璃的全分析一般采用常規(guī)的分析方法包括重量法、容量法、分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。常規(guī)分析方法定量準(zhǔn)確，但測(cè)定步驟繁瑣、耗時(shí),特別是對(duì)于一些未知的、成分復(fù)雜的玻璃樣品由于不清楚其中含有哪些化學(xué)元素，每種元素含量的高低，而導(dǎo)致同一個(gè)樣品測(cè)同一元素可能需要進(jìn)行多個(gè)前處理過程。因?yàn)槌Ｒ?guī)的分析方法是根據(jù)成分含量的高低以及含有元素的不同而采用不同的檢測(cè)方式。

X 射線熒光光譜分析有其獨(dú)到的特點(diǎn)，該法屬于無損分析，制樣簡(jiǎn)單、分析速度快、可以同時(shí)對(duì)材料中的多種組分進(jìn)行快速準(zhǔn)確地測(cè)定[2-4]，所以該法正逐漸被人們應(yīng)用在各種材料的檢測(cè)領(lǐng)域[5-7]，但是從理論上來說無論是采用熔融制片—數(shù)學(xué)校正的方法還是粉末壓片-數(shù)學(xué)的校正方法，都需要使用與樣品基體相近的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)樣品，才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，對(duì)于一些未知的成分復(fù)雜的玻璃樣品很難找到合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品，定量的結(jié)果往往是不準(zhǔn)確的。

本文將粉末壓片-X 射線熒光光譜線性（EZ）掃描應(yīng)用到了玻璃樣品的全分析中，讓X 射線熒光光譜分析的快速性和常規(guī)化學(xué)分析的準(zhǔn)確性結(jié)合起來，通過EZ 的掃描結(jié)果可得到樣品中含有的除了Li、B 兩種元素外所有可能含有的化學(xué)成分結(jié)果，以及大致的含量范圍，從而根據(jù)含有元素的種類及元素含量的高低制定相應(yīng)的常規(guī)分析方案，避免了重復(fù)制備樣品，保證結(jié)果準(zhǔn)確的同時(shí)，提高了檢測(cè)效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

理學(xué)ZSX Primus Ⅱ型X 射線熒光光譜儀；4.0KW 端窗銠靶X 射線光管；ZHY-401A 型壓樣機(jī)。

硼酸（分析純）

1.2 儀器的測(cè)量條件

銠靶X射線光管；氬-甲烷混合器流量：30ml/min；

其他條件見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

將經(jīng)過瑪瑙研缽研磨（樣品粒度小于0.080mm），并于105℃烘干的試樣放入模具內(nèi)，用硼酸粉末鑲邊墊底，在12.5MPa 壓力下，保壓30s，壓制成直徑為40mm 的圓片，待測(cè)。

1.3.2 E-Z 線性掃描

將制備好的樣片按照編號(hào)和設(shè)定的順序放入熒光儀器中，按照設(shè)置的儀器測(cè)量條件，進(jìn)行半定量的E-Z 線性掃描，對(duì)未知樣品得出相應(yīng)的分析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉末壓片法對(duì)EZ 掃描結(jié)果的影響

粉末壓片法只須在常溫下即可完成，且該制樣方法簡(jiǎn)便、快速、成本低[8]，本文采用硼酸鑲邊襯底壓片方法、制得的樣品結(jié)實(shí)且表面平整，適于E-Z 掃描分析。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要保持壓片表明清潔不受污染，加入的樣品量及鑲邊襯底用的硼酸量多少對(duì)E-Z 線性掃描的分析結(jié)果影響不大。

2.2 EZ 掃描結(jié)果與常規(guī)分析方法的比較

玻璃的化學(xué)成分非常復(fù)雜，通常是由多種元素的氧化物組成，對(duì)于一個(gè)未知的玻璃樣品進(jìn)行全分析檢測(cè)，可以按照以下步驟進(jìn)行：

1）采用粉末壓片法-EZ 掃描，除了Li 和B 元素外，可獲得的EZ掃描數(shù)據(jù)包含從9F 到92U 所有其他可能含有的元素，且含量范圍覆蓋常量、微量、甚至是痕量。

2）根據(jù)EZ 掃描數(shù)據(jù)，確定樣品中含有元素的種類，并準(zhǔn)備不同的元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3）根據(jù)EZ 掃描數(shù)據(jù)，確定樣品中含有元素含量的高低，并且根據(jù)元素含量的高低配制相應(yīng)含量范圍的標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)根據(jù)含量的不同可以有不同的定容體積，如樣品 中MgO、P2O5、Fe2O3等 含 量較低的時(shí)候可以將制備的溶液定容至50mL 后采用ICPAES 進(jìn)行檢測(cè)，而樣品中Al2O3、Na2O、K2O 等含量較高的時(shí)候可以將制備的溶液定容至200mL 后采用ICP-AES進(jìn)行檢測(cè)，從而提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表1 儀器測(cè)量條件

表2 X 射線熒光光譜線性（EZ）掃描方法與常規(guī)化學(xué)分析方法結(jié)果比對(duì)

本文選取了三個(gè)玻璃樣品，將X 射線熒光光譜線性（EZ）掃描方法與常規(guī)化學(xué)分析方法結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，見表2，通過比對(duì)的數(shù)據(jù)可以看出，樣品中除了Li 和B 元素外，EZ 掃描方法得到的元素種類及元素含量的范圍與常規(guī)化學(xué)分析方法測(cè)得的數(shù)據(jù)一致，將粉末壓片-X 射線熒光光譜線性（EZ）掃描應(yīng)用到了玻璃樣品的全分析中，有效的減少了分析時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。

3 結(jié)語

本文將粉末壓片-X 射線熒光光譜線性（EZ）掃描應(yīng)用到了玻璃樣品的全分析中，EZ 掃描得到的結(jié)果，對(duì)采用常規(guī)分析方法進(jìn)行玻璃全分析實(shí)驗(yàn)方案制定有著重要的指導(dǎo)作用，從而大大的降低了試驗(yàn)時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。