便攜式熒光儀在珠寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用

徐佳佳 韓嘉莉

摘 要：熒光分析法由于靈敏度高、選擇性好和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)生檢驗(yàn)、環(huán)境分析、食品分析、藥物分析、生化與臨床檢驗(yàn)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。高通量、快速熒光檢測(cè)系統(tǒng)因能將批量分析速度提高數(shù)倍至數(shù)十倍，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。利用便攜式GY-Ⅳ型熒光儀測(cè)量珠寶玉石樣品中的主要元素，在無標(biāo)準(zhǔn)樣品的情況下，對(duì)樣品中原子序數(shù)大于22的元素進(jìn)行了定性和半定量分析。

關(guān)鍵詞：便攜式熒光儀；珠寶玉石檢測(cè)；應(yīng)用

1、儀器原理

該儀器是北京京國藝科技開發(fā)有限公司制造的便攜式小型低能γ譜儀，主要由傳感器、前置放大器、主放大及成形網(wǎng)絡(luò)、AD轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)組成。

該儀器采用X射線熒光分析方法對(duì)樣品進(jìn)行定性、定量分析。激發(fā)源產(chǎn)生的高能量X射線打到樣品上，激發(fā)樣品中各元素產(chǎn)生其特征X射線；由探測(cè)器探測(cè)這些射線后進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，將射線的能量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；信號(hào)經(jīng)過電路系統(tǒng)處理，由數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)繪出樣品的X射線譜。

2、實(shí)驗(yàn)步驟

GY-Ⅳ型熒光儀運(yùn)用其軟件可定量分析首飾中Au，Pt，Ag，Pd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本文主要討論GY-Ⅳ型熒光儀在珠寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用，結(jié)合寶石學(xué)和礦物學(xué)參數(shù)對(duì)檢測(cè)樣品定名以及定性、半定量分析。

首先要進(jìn)行儀器穩(wěn)譜工作，即儀器的自檢過程，目的是將目標(biāo)譜線譜峰的位置穩(wěn)定在確定的道址上以及依據(jù)譜峰位置確定其X射線能量的可靠性。

2.1能量刻度

儀器出廠前已設(shè)定好每道的能量，即道寬。為了精確地得到儀器的道寬，須用已知樣品對(duì)儀器進(jìn)行能量刻度。能量的準(zhǔn)確刻度不僅對(duì)元素的定性分析十分重要，而且對(duì)通過使用譜擬合獲得正確的定量結(jié)果也非常關(guān)鍵。能量刻度公式為：

E=a+bE0（1）

式中，E為譜圖中某一通道處的能量；E0為每個(gè)通道的能量寬度；a為E軸上的截距；b為通道數(shù)，即道址。

采用Fe，Cu，Zn，Ag，Sr，Sb的K系特征X射線和Au，Pt，Pb，W的L系特征X射線及241Am的散射峰的峰位能量進(jìn)行儀器的能量刻度。經(jīng)刻度，得到a=0，E0=0.0617keV。該儀器只能探測(cè)原子序數(shù)大于22（Ti）的元素，道址范圍為72～502，即能量寬度為4.442～30.973keV。

2.2采譜

在儀器工作的條件下，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量，采譜并存譜。為了使采集的譜線能準(zhǔn)確地反映實(shí)測(cè)樣品的組分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，要求樣品表面盡可能光潔、平整。

經(jīng)過采譜、數(shù)據(jù)處理和origin作圖。

2.3元素定性和半定量分析

2.3.1定性分析

當(dāng)樣品中元素的原子序數(shù)大于22時(shí)，可以測(cè)得其特征峰，確定種類；當(dāng)原子序數(shù)小于22時(shí)，只出現(xiàn)散射峰，無元素的特征峰。利用GY-Ⅳ型熒光儀測(cè)量純C可以得到散射峰的圖譜（圖1）。B為儀器固有的背底。S1，S2，S3和S4為散射峰，道址分別為166，224，271，331，其位置因測(cè)量樣品的不同稍有變化，散射峰可能同時(shí)出現(xiàn)，也可能會(huì)缺失部分。

在檢測(cè)樣品中原子序數(shù)大于22的主要元素時(shí)，一般不出現(xiàn)散射峰或者散射峰很小，基本不影響分析工作。運(yùn)用公式（1）計(jì)算出每個(gè)道址對(duì)應(yīng)的能量，查詢化學(xué)元素的光子能量表，確定元素的種類。

2.3.2半定量分析

當(dāng)被測(cè)樣品含有兩種或兩種以上原子序數(shù)大于22的元素時(shí)，可以對(duì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行半定量分析。利用PeakFit擬合譜圖，運(yùn)用公式計(jì)算元素的原子個(gè)數(shù)比例。

3、人造寶石的鑒定

實(shí)例樣品6的折射率大于1.81，強(qiáng)色散，內(nèi)部較潔凈。由圖2a可見，樣品6在道址256處具有明顯的特征峰，用公式（1）計(jì)算得到E=15.795keV，結(jié)合譜線分支比，可確定為Zr元素Kα和Kβ的和峰，此元素為Zr。鉆石由C元素組成，僅有散射背底（圖2b）；而合成立方氧化鋯含有高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Zr，因此，可以確定樣品6為合成立方氧化鋯。除此之外，也可用此儀器檢測(cè)人造寶石中的釔鋁榴石、釓鎵榴石和鈦酸鍶。

4、結(jié)語

利用便攜式GY-Ⅳ型熒光儀輔助檢測(cè)珠寶玉石是一種比較實(shí)用的方法，該方法的測(cè)量時(shí)間短，不破壞樣品組成，檢測(cè)范圍較寬，結(jié)果穩(wěn)定可靠；對(duì)主要元素的原子序數(shù)大于22的寶石，可進(jìn)行定性、半定量分析，為珠寶玉石的檢測(cè)提供有效的輔助依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]余榮臺(tái)，余祖發(fā).淺述X射線熒光光譜儀的應(yīng)用[J].佛山陶瓷，2006，117（9）：3335.

[2]于波，陳炳輝，丘志力，等.現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)在優(yōu)化處理翡翠鑒定中的應(yīng)用[J].珠寶科技，2004，16（3）：3739.