X射線熒光光譜法測定氧化物多組分含量的探討

Discussion on the Determination of Content of Multi-component Oxides by X-ray Fluorescence Spectroscopy

LIU Weiming （Yantai StandardMetrology Inspectionamp; Test Center）

Abstract：This paperuses the X-ray fluorescence spectroscopy to establish analytical working curves for the six componentsofoxides，andverifiestheaccuracyand precisionanalysis.Theexperimentalresultsshowthattheaccuracy and precision of using X-ray fluorescence spectroscopy to analyze the content of multi-component oxides meet the requirementsofanalyticalwork，andtheoperationissimpleandeasywithhighanalysisefciency.Itcanacuratelyand reliably conduct qualitative and quantitative analysis of the multi-component oxides.

Keywords：X-ray fluorescence spectrometry;oxide;multiple components;content

0 引言

強度，可獲得各元素的含量信息，此方法為快速、準(zhǔn)確分析各種氧化物多組分含量提供了可能[-2]。本文擬通過使用波長色散X射線熒光光譜儀，基于熔融制樣法建立氧化物多組分的分析工作曲線，實現(xiàn)使用一組工作曲線完成對氧化物多組分含量的檢測。

礦石、陶瓷、水泥等氧化物多組分含量的檢測，常用的化學(xué)分析法操作煩瑣并且產(chǎn)生廢酸堿及重金屬污染，且不能滿足大批量樣品的快速分析要求。X射線熒光光譜法根據(jù)各元素的特征X射線的

1 試驗部分

1.1儀器設(shè)備和試驗條件

（1）儀器設(shè)備：PW4400型波長色散X射線熒光光譜儀（帕納科），熔樣爐。

（2）選定氧化物的測量條件見表1。根據(jù)所使用儀器的狀態(tài)、試樣的種類、分析元素、共存元素及其含量變化范圍，選擇合適的測量條件。

1）首先選擇試驗電壓電流：本試驗通過改變光管電壓和電流，調(diào)節(jié)待測元素X射線的熒光強度，選擇適合各元素檢測的電壓和電流，以獲得可滿足氧化物元素檢測需要的熒光強度。

2）選擇分析譜線：選擇分析譜線的原則是干擾譜線少、強度適當(dāng)、背景穩(wěn)定。根據(jù)上述選擇分析譜線的原則分別選用L β1，Kα 、Lα譜線。

3）選擇探測器：PW4400型X射線熒光光譜儀配置流氣檢測器（Flow）和閃爍檢測器（Scint.），除了Pb元素選擇閃爍檢測器（Scint.），其他5個元素選擇流氣檢測器（Flow）。

4）分析元素的測量時間取決于待測元素的含量及所要達(dá)到的分析精密度，為滿足分析需要，選擇4＼～28s[3-6]

1.2試劑

（1）脫模劑：碘化銨（ NH₄I 或溴化銨（ ΔNH₄Br） 。

（2）熔劑：無水四硼酸鋰（ [i₂B₄O₇ ），優(yōu)級純，在 700^°C 灼燒 4h ，貯存于干燥器中。

1.3樣品的制備

熔融之前對樣品進行干燥，樣品和硼酸鹽熔劑（無水四硼酸鋰）的混合物在 1000^°C～1200C 的高

溫下一起加熱，熔劑將樣品熔融成直徑為 35mm 的熔融片，使用脫模劑脫模制成待測樣品[7-8]

1.4校準(zhǔn)樣品

選擇有一定濃度和梯度范圍的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品作為校準(zhǔn)樣品。校準(zhǔn)樣品中各氧化物組分的含量范圍見表2。

1.5繪制分析工作曲線

本試驗氧化物分析工作曲線參考標(biāo)準(zhǔn)YB/T4177—2008《爐渣X射線熒光光譜分析方法》[9、YB/T190.13—2014《連鑄保護渣二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、全鐵含量的測定波長色散X射線熒光光譜法》[繪制。在選定的工作條件下，用X射線熒光光譜儀測量一系列與試樣基體相似和化學(xué)成分相近的有證標(biāo)準(zhǔn)樣品，每個樣品應(yīng)至少測量2次。用儀器所配的軟件，以標(biāo)準(zhǔn)樣品中該元素的含量值和測量的X射線熒光強度平均值計算出校準(zhǔn)曲線參數(shù)、綜合吸收校正系數(shù)（或 a 系數(shù)）和譜線重疊干擾校正系數(shù)，分別得到綜合吸收校正模式和理論 a 系數(shù)校正模式下的計算公式，校準(zhǔn)模型見公式1-2。以氧化物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各組分分析線的凈強度 R （10³?s^-1） 為縱坐標(biāo)與氧化物標(biāo)稱含量 C（%） 為橫坐標(biāo)對應(yīng)繪制而成，氧化物各組分的分析曲線見圖1＼～6。

式中： w_i 為有證標(biāo)準(zhǔn)樣品（CRM）或標(biāo)準(zhǔn)樣品（RM）中分析元素i的參考值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % d_j 為綜合吸收校正系數(shù)； a 為理論 a 系數(shù)；1為光譜重疊校正系數(shù); W_j 為有證標(biāo)準(zhǔn)樣品（CRM）或標(biāo)準(zhǔn)樣品（RM）中共存元素j的參考值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % I_i 為分析元素i的X射線熒光強度； a，b ， ∣c∣ 為分析元素i的校正曲線常數(shù)。

2 結(jié)果分析

選擇一個標(biāo)準(zhǔn)樣品重復(fù)測量8次，對測試結(jié)果進行精密度和準(zhǔn)確度分析，分析結(jié)果見表3。分析表3數(shù)據(jù)可得，使用X射線熒光光譜儀檢測氧化物樣品多組分含量，其結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）和誤差較低，可得X射線熒光光譜法的精密度和準(zhǔn)確度良好。

3結(jié)語

本文使用X射線熒光光譜儀和氧化物標(biāo)準(zhǔn)樣品繪制校準(zhǔn)曲線，建立了適用于氧化物各組分含量測試有濃度梯度且線性較好的工作曲線[1l-12]。該方法能將元素間的干擾通過適當(dāng)?shù)男Ｕ枰韵也槐剡M行煩瑣的化學(xué)預(yù)處理，簡化分析流程，減少化學(xué)試劑使用和廢液排放，整個分析過程操作簡便易行，分析效率高，且準(zhǔn)確度和精密度滿足分析工作要求。通過試驗可得，X射線熒光光譜法能對氧化物多組分進行準(zhǔn)確可靠的定性定量分析。

參考文獻

[1]郭升平.熔片-X射線熒光光譜法測定海洋沉積物中的主量氧化物成分[J].福建分析測試，2020，29（6）：42-45.

[2]張瑜，劉偉.熔融制樣-X射線熒光光譜法測定含碳鋯鋁耐火材料中氧化鋯、氧化鉿和氧化鋁[J].冶金分析，2020，40（4）：65-69.

[3]吉昂，陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析[M].北京：科學(xué)出版社，2003：204-208.

[4]張敏.熔融制樣-X射線熒光光譜法測定石灰石和白云石中8種組分[J].冶金分析，2015，35（10）：54-59.

[5]李國會，李曉麗.X射線熒光光譜分析熔融法制樣的系統(tǒng)研究[J].冶金分析，2015，35（7）：1-9.

[6]李國會.熔片法X射線熒光光譜測定多種類型地質(zhì)樣品中14個主次要元素[J].光譜學(xué)與光譜分析，1989，9（1）：66-71.

[7]何春根，殷兵，董莉，等.X射線熒光光譜法測定石灰石、白云石中氧化鈣、氧化鎂、氧化硅[J].江西冶金，2008，28（5）：29-31

[8]丁仕兵，劉稚，劉淑珍.X射線熒光光譜法測定礬土中硅、鐵、鉀、鈣、鈦、錳、鋁、鎂、磷等氧化物含量[J].冶金分析，2003（4）：21-23.

[9]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.爐渣X射線熒光光譜分析方法：YB/T4177—2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[10]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.連鑄保護渣二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、全鐵含量的測定波長色散X射線熒光光譜法：YB/T190.13—2014[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[11]李軍，劉偉，刁晨.標(biāo)準(zhǔn)驗證方法實證與分析研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2024（7）：76-79.

[12]鄭金金，刁晨，李軍.標(biāo)準(zhǔn)驗證結(jié)果運用分析研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2024（5）：79-83.

（責(zé)任編輯：袁文靜）