1960—2020年中國X射線熒光光譜分析評述文獻(xiàn)評介

李小莉 ,王毅民 ,高新華 ,白金峰

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所,廊坊 065000;2.國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,北京 100037;3.鋼鐵研究總院,北京 100037)

評述文獻(xiàn)是了解某領(lǐng)域或行業(yè)相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的最便捷工具之一,廣受讀者關(guān)注。X 射線熒光光譜(XRF)自1960年開始在中國已經(jīng)歷了60多年的發(fā)展,相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量已過萬[1]?！吨袊鳻 射線光譜分析文獻(xiàn)索引》(以下簡稱“索引”)一書給出了1960—2015年的各類評述論文79篇[2],首次系統(tǒng)地為讀者提供了中國XRF 分析評述論文目錄,是查閱中國XRF分析文獻(xiàn)、了解XRF發(fā)展情況的重要資料。在此基礎(chǔ)上,本文借助中國知網(wǎng)的《中國學(xué)術(shù)期刊(網(wǎng)絡(luò)版)》數(shù)據(jù)庫(CAJD)收集了1960—2020年發(fā)表的各類XRF 評述文獻(xiàn)181 篇,與“索引”中的文獻(xiàn)合并整理,對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分類評介,并對影響較大的文獻(xiàn)做進(jìn)一步說明。

1 評述文獻(xiàn)收集情況說明及概況

利用中國知網(wǎng)的CAJD 提供的高級檢索功能,以評述、綜述、評介、進(jìn)展等為檢索詞對篇名、關(guān)鍵詞和摘要進(jìn)行搜索,獲得了200多篇文獻(xiàn),剔除其中非XRF分析的文獻(xiàn)或非評述文獻(xiàn)后與“索引”中的評述文獻(xiàn)合并,再對文獻(xiàn)實(shí)際內(nèi)容、信息量和引文情況進(jìn)行取舍,最終共收集文獻(xiàn)181篇。將所得文獻(xiàn)分成綜合性評述、年度評述和專題評述三大類,又將專題評述分成儀器評述、軟件和技術(shù)方法評述以及各領(lǐng)域應(yīng)用評述。應(yīng)當(dāng)說明的是,就實(shí)際的XRF文獻(xiàn)來說,評述文獻(xiàn)的嚴(yán)格區(qū)分是困難的,當(dāng)然,XRF評述文獻(xiàn)的分類標(biāo)準(zhǔn)也是難以嚴(yán)格界定的。

2 綜合性評述

這里的綜合性評述是指對XRF分析儀器設(shè)備、技術(shù)方法和各領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行較全面評述的論文,并且文章信息量較大,引文數(shù)量較多。本文收集的綜合性評述文獻(xiàn)共24篇[3-26],其中對XRF 發(fā)展影響較大的綜合性評述見表1。

表1 對XRF發(fā)展影響較大的綜合性評述文獻(xiàn)簡介Tab.1 Brief introduction of comprehensive review literatures that had great influence on the development of XRF

表1中的這些文獻(xiàn)在我國XRF 分析發(fā)展的各個時(shí)期都發(fā)揮了重要作用,其作者大多為在我國XRF分析領(lǐng)域具有較大影響的著名專家。特別是《X 射線熒光光譜分析新發(fā)展與應(yīng)用》[13]和《X 射線熒光光譜三十年》[14]這兩篇文獻(xiàn)的信息量和引文數(shù)量均較大。文獻(xiàn)[7]是馬光祖在首屆北京分析測試學(xué)術(shù)報(bào)告會暨展覽會(BCEIA)上的報(bào)告,以摘要的形式刊出,后在X-RaySpectrometry期刊發(fā)表[8]。隨著XRF分析技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)論文數(shù)量也迅速增長,但遺憾的是近幾年已鮮見這類較全面的綜合性評述了。

除上述介紹的傳統(tǒng)綜合性評述外,還有兩類綜合性評述,一類是譯文,另一類是評述國外XRF 發(fā)展的文獻(xiàn)[16-24]。XRF是一種引進(jìn)技術(shù),因此評述國外XRF研究進(jìn)展對推動我國XRF技術(shù)發(fā)展具有重要意義?！禭-線譜分析的現(xiàn)狀》[16]是我國首篇關(guān)于XRF分析的文章(引文數(shù)量106篇),發(fā)表于我國邀請?jiān)K聯(lián)專家舉辦的首批全國性培訓(xùn)班期間,譯者沈聯(lián)芳和李安模是我國20世紀(jì)50年代末委派赴蘇學(xué)習(xí)XRF的學(xué)員,因此該論文是我國XRF 分析領(lǐng)域的一篇?dú)v史性文獻(xiàn)?！稛晒釾 射線光譜分析》[17](引文數(shù)量229篇)是盧云錦于1964年在北京科學(xué)會堂召開的全國測試基地年會上的專題報(bào)告,是我國早期XRF 分析領(lǐng)域的重要文獻(xiàn),該作者是1960年我國首批全國性培訓(xùn)班的主要經(jīng)辦人,也是我國XRF分析實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建者之一,之后發(fā)表的《熒光X-射線譜分析(上、下)》[18-19]是他在南京大學(xué)任教期間的講座材料。

文獻(xiàn)[24-26]的作者雖然并非XRF分析領(lǐng)域的專業(yè)研究人員,但文章涉及的內(nèi)容和引用的文獻(xiàn)亦有很大的參考價(jià)值,在此也一并列出供參閱。

3 年度評述

年度評述是了解XRF 研究進(jìn)展最好的材料之一,基本上是期刊向知名專家的約稿,因此具有很高的參考價(jià)值。國際著名期刊JournalofAnalytical AtomicSpectrometry每年均刊出有關(guān)XRF 的評述,而AnalyticalChemistry每兩年均有定期評述,其中也有關(guān)于XRF的?！斗治鲈囼?yàn)室》于1987年開始刊出“X 射線熒光光譜分析”年度評述,每兩年出一篇,2009年截止,共刊出12篇[27-38],這些文獻(xiàn)深受讀者歡迎。

4 專題評述

專題評述是了解XRF發(fā)展趨勢的重要橋梁,但由于這類文獻(xiàn)較多,本文僅收集了145篇信息量較大、有一定引文支持、較高層面的論文[36-180],并按儀器評述、軟件及技術(shù)方法評述和各領(lǐng)域應(yīng)用評述分別進(jìn)行評介。

4.1 儀器評述

本文收集的儀器評述共46篇[39-84],其中6篇關(guān)于WDXRF及EDXRF等多種XRF儀器[39-44],7篇關(guān)于 WDXRF 儀器[45-51],6 篇關(guān)于EDXRF 儀器[52-57],2篇關(guān)于便攜式XRF 儀器[58-59],10篇關(guān)于SRXRF儀器[60-69],4篇關(guān)于TXRF 儀器[70-73],7 篇關(guān)于PIXE 和掃描質(zhì)子探針(SPM)[74-80],3 篇關(guān)于微束XRF儀器和使用X 光透鏡的XRF儀器[81-83]。

作為一種引進(jìn)技術(shù),XRF 儀器設(shè)備,特別是WDXRF、EDXRF 等大型儀器主要是靠國外進(jìn)口,因此不同時(shí)期,特別是早期XRF儀器評述基本上是針對國外儀器進(jìn)行介紹,從而幫助國內(nèi)用戶更好地了解國外各儀器廠家儀器特性,進(jìn)而選購或使用儀器。我國從20世紀(jì)80年代末才開始引進(jìn)SRXRF、PIXE和SPM 等大型儀器,相關(guān)評述主要是幫助國內(nèi)用戶了解這些儀器的性能、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景等,進(jìn)而吸引各領(lǐng)域?qū)W者進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究。這些評述的作者大多是這方面的專家或各應(yīng)用領(lǐng)域的專家,此類文獻(xiàn)都有較高的參考價(jià)值。X 光透鏡裝置是我國XRF分析領(lǐng)域比較獨(dú)特的研究,北京師范大學(xué)為此做了大量的科研工作[84]。

4.2 軟件和技術(shù)方法評述

XRF分析軟件和技術(shù)方法研究在我國有一定基礎(chǔ),也取得了很好成果。但在現(xiàn)代XRF 分析中,軟件大多數(shù)是與儀器綁定在一起的。由于我國在XRF儀器研制工作方面的落后,軟件的研究成果推廣與應(yīng)用受到很大限制,這是影響我國軟件和技術(shù)方法研究發(fā)展的重要因素之一。本文收集軟件方面的評述2篇[85-86],技術(shù)方法方面的評述11篇[87-97],其中6篇關(guān)于制樣方法[87-92],5篇關(guān)于數(shù)據(jù)處理與基體校正[93-97]。

4.3 各領(lǐng)域應(yīng)用評述

XRF最初主要是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,近年來在環(huán)境、生物醫(yī)藥和人文科技領(lǐng)域也得到快速發(fā)展。鑒于這方面的文獻(xiàn)較多,本文只列出在各領(lǐng)域涉及面較寬、信息量較大、有較豐富引文的評述,共計(jì)85篇[98-182],從地礦與建材,冶金與有色金屬,環(huán)境與材料科學(xué),農(nóng)業(yè)、食品與生物醫(yī)學(xué),石油化工與過程分析,科技考古與刑偵,貴金屬飾品與寶玉石檢驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)方法等8個方面進(jìn)行評介。應(yīng)說明,不少文獻(xiàn)難以判斷歸屬于哪個方面,交叉應(yīng)用的情況在所難免,另外單一元素分析的評述也較多,這里不再列出。

4.3.1 地礦與建材

以巖石礦物為主的地質(zhì)材料分析是XRF 分析應(yīng)用最早、最廣泛的領(lǐng)域之一。地質(zhì)材料組成復(fù)雜,幾乎包含了自然界存在的所有元素,而且不同地質(zhì)材料中的元素含量范圍寬(通常相差數(shù)個數(shù)量級),這就為XRF同時(shí)分析多元素提供了廣闊的應(yīng)用天地,使得用于地質(zhì)材料的XRF分析具有廣泛的適應(yīng)性和更大的參考價(jià)值。XRF 在地礦領(lǐng)域應(yīng)用的專題評述較多,本文收集33篇[98-130],其中地質(zhì)分析綜合性評述4 篇[98-101],XRF 在地學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用6篇[102-107],另有XRF 在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的階段性進(jìn)展評述2篇[108-109]。XRF 在巖石礦物、土壤和沉積物等物質(zhì)分析中應(yīng)用的專題評述也很多,這里收集信息量較多的文獻(xiàn)共12篇[110-121],其中化探[110]、土壤[111]、沉積物[112]、稀土元素[113]、礦石[114]分析各1篇,鐵礦石和鉻鐵礦石分析3篇[115-117],銅礦石分析2 篇[118-119],磷礦石分析2 篇[120-121]。還收集了1篇關(guān)于XRF在錄井方面應(yīng)用的評述[122]。

在2020年《冶金分析》的一個專輯中,刊出了8篇XRF在地礦領(lǐng)域應(yīng)用的系列評述,這些評述的信息量較大,引文也比較豐富[123-130]。

4.3.2 冶金與有色金屬

冶金、有色金屬工業(yè)也是XRF 的重要應(yīng)用領(lǐng)域,雖然XRF在礦石、合金中單個元素分析的評述不少,但綜合性評述并不多,本文共收集8篇[131-138],除XRF在鋼鐵工業(yè)方面的應(yīng)用外,還包括在鋁工業(yè)中的應(yīng)用1篇[136]和稀土元素分析進(jìn)展2篇[137-138]。吳文琪等[138]綜述了XRF 在稀土元素分析方面的應(yīng)用,包括土壤沉積物、礦物、稀土富集物、單一稀土化合物、稀土金屬、合金、稀土功能材料以及過程分析中稀土元素的測定,涉及鋼鐵、有色金屬、石油化工、地質(zhì)、生物、電子材料等領(lǐng)域,是一篇比較全面的專題評述。

4.3.3 環(huán)境與材料科學(xué)

環(huán)境與材料科學(xué)是XRF 分析應(yīng)用發(fā)展最快的領(lǐng)域之一,土壤、水和大氣顆粒是重要的環(huán)境信息載體,本文收集XRF 在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的評述13篇[139-151],在材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的評述6篇[152-157]。王世芳等[143]綜述了國內(nèi)外XRF在土壤重金屬檢測方面的研究進(jìn)展,對檢出限、模型優(yōu)化和檢測儀器研制與應(yīng)用等方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹,展望了應(yīng)用前景,是環(huán)境領(lǐng)域中比較有代表性的一篇專題評述。在材料科學(xué)應(yīng)用方面,韓小元等[152]綜述了XRF在薄膜表征方面的研究進(jìn)展;劉春等[153]介紹了XRF在Ro HS(《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》)分析中的應(yīng)用;陸筱彬等[157]綜述了XRF在金屬材料分析中的應(yīng)用進(jìn)展。

4.3.4 農(nóng)業(yè)、食品和生物醫(yī)學(xué)

隨著人們對食品安全和身體健康的關(guān)注,XRF在農(nóng)業(yè)、食品和生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也在快速發(fā)展,本文收集這方面的評述共9 篇[158-166]。徐昕怡等[160]綜述了國內(nèi)外XRF 在藥品研發(fā)以及原料藥、藥用輔料和制劑元素雜質(zhì)分析中的應(yīng)用進(jìn)展。史先肖等[161]綜述了XRF在食品、生物醫(yī)藥以及化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用。何姣姣等[162]綜述了XRF 在土壤及植物體礦質(zhì)元素測定方面的研究進(jìn)展,展望了XRF在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。吳應(yīng)榮等[165]綜述了SRXRF在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。趙利敏等[166]綜述了TXRF在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用及進(jìn)展。

4.3.5 石油化工與過程分析

本文收集了4篇XRF 在石油化工方面應(yīng)用的評述[167-170],2篇在過程分析方面應(yīng)用的評述[171-172]。翟磊等[167]全面闡述了XRF 分析石油化工產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀、存在問題及方法改進(jìn),并探討了其未來的發(fā)展趨勢。楊一青等[168]評述了XRF 在催化劑分析領(lǐng)域的應(yīng)用,展望了其應(yīng)用前景。滿瑞林等[171]評述了XRF在冶金、地質(zhì)、采礦、選礦等方面的應(yīng)用及進(jìn)展。

4.3.6 科技考古與刑偵

XRF在科技考古方面的應(yīng)用研究工作開展較早,隨著便攜儀器性能的改善,其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)展[173-176]。朱劍等[174]介紹了XRF 在文物鑒定、斷代、產(chǎn)地及其礦料來源分析、制作工藝和保護(hù)等考古研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀,指出了現(xiàn)存的一些問題,展望了其應(yīng)用前景和發(fā)展方向。蘇會芳等[177]綜述了國內(nèi)外micro-XRF 在射擊殘留物、指紋顯像、毒品來源及生產(chǎn)工藝等物證鑒別方面及其在犯罪現(xiàn)場分析等方面的研究進(jìn)展,特別關(guān)注近年來智能、便攜化的micro-XRF技術(shù)的發(fā)展及其在法醫(yī)鑒定中的應(yīng)用。

4.3.7 貴金屬飾品與寶玉石檢驗(yàn)

傳統(tǒng)貴金屬鉑飾品檢測方法操作繁瑣、成本較高,特別是需破壞樣品。XRF作為一種非破壞性技術(shù)在貴金屬飾品與寶玉石檢驗(yàn)中迅速發(fā)展。王高娟[178]綜述了XRF在貴金屬飾品中的檢測現(xiàn)狀,討論了常見問題和應(yīng)注意的事項(xiàng)。孟建華等[179]著重介紹了貴金屬飾品中有害元素分析的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法的研究進(jìn)展,并對未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

4.3.8 標(biāo)準(zhǔn)方法

XRF經(jīng)幾十年的發(fā)展,在許多方面的應(yīng)用已相當(dāng)成熟,這為XRF分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了條件,本文收集這方面的評述4 篇[180-183]。樓蔓藤[180]簡述了XRF標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展,介紹了國際、中國和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀,指出了不足并提出建議。朱俐等[182]綜述了國內(nèi)外采用XRF的各類標(biāo)準(zhǔn),其中包括美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)主要是應(yīng)用于石油及其產(chǎn)品、合金和礦石中元素含量的測定。李輝等[183]以鋼鐵分析為例,對國內(nèi)外金屬材料分析方法標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用WDXRF的現(xiàn)狀作了評述。

5 結(jié)語

中國XRF 分析已經(jīng)歷了60多年的發(fā)展,相關(guān)文獻(xiàn)已逾萬篇。2019年有兩篇論文對我國XRF分析文獻(xiàn)進(jìn)行了計(jì)量統(tǒng)計(jì)研究[2,184],為全面了解我國XRF分析發(fā)展與現(xiàn)狀提供了重要資料。在此基礎(chǔ)上,王祎亞等[1]進(jìn)一步整合了這兩篇論文提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),給出了中國XRF分析文獻(xiàn)分布狀況更廣角度、更多層面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本文在前述資料的基礎(chǔ)上對XRF評述文獻(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的梳理和分類,收集了1960—2020年的評述文獻(xiàn)共計(jì)181篇。其中綜合性評述和年度評述大多是由業(yè)內(nèi)著名專家撰寫,內(nèi)容十分豐富,引文廣泛,具有很高的參考價(jià)值。遺憾的是這兩類評述都距今太久,期盼有內(nèi)容豐富、新的綜合性評述出現(xiàn),以滿足讀者對XRF分析技術(shù)迅速發(fā)展的渴求。專題評述文獻(xiàn)數(shù)量較多,但內(nèi)容和信息量差別較大。有關(guān)儀器設(shè)備的評述文獻(xiàn)量較多,特別是新技術(shù)設(shè)備,雖大多由相關(guān)專家撰稿,但這類評述時(shí)效性有限,近期評述較少。各應(yīng)用領(lǐng)域的評述文獻(xiàn)中,應(yīng)用發(fā)展較快的環(huán)境、材料、農(nóng)業(yè)、食品、生物醫(yī)學(xué)方面的評述較新;地礦領(lǐng)域近年刊出的系列評述論文內(nèi)容較多、引文豐富,是各應(yīng)用領(lǐng)域中比較突出的。