X射线荧光光谱法测定地质样品中铌

摘要

铌（ niobium），一种化学元素。化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属周期系ⅤB族。1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium（中译名钶）【1】。铌元素自被发现以来被广泛应用于航天，医疗，超导材料生产等多个领域，是现代生产生活中不可或缺的原材料。本论文主要讨论使用X射线荧光光谱法测定地质样品中铌的含量，该方法快速高效，操作简单，成本较低，是目前检测该元素的主流方法。

关键词

铌，X射线荧光光谱，粉末压片

中图分类号：O648 文献标识码： A

1.绪论

利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光（次级X射线）而进行物质成分分析和化学态研究的方法。按激发、色散和探测方法的不同，分为X射线光谱法（波长色散）和X射线能谱法（能量色散）【2～3】。

当原子受到X射线光子（原级X射线）或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对不同元素是特征的【4～6】。

利用X射线荧光的这一特性，地质行业将其应用于地质样品中多种元素的检测，该方法可有效地计算和校正由于基体的吸收和增强效应对分析结果的影响。对于谱线干扰和计数死时间，也可以得到有效的校正。这些方法除基本参数法外，一般都比较迅速、方便，而且准确度更高。

2.实验部分

2.1.实验设备

该实验使用日本理学ZSXPrimusⅡX射线荧光光谱仪，该设备采用4KW、30um薄窗X射线光管，可高灵敏度测定超轻元素。100um的Mapping的分辨率，可在CCD图像上指定点、区域、线。定点最小直径500um。对重金属有较高分析灵敏度。重复性限为

2.2.测量条件

在地质样品中，主元素含量（质量分数）变化范围大，例如二氧化硅为15.6%～90.36%，三氧化二铁从0.21%～24.75%，痕量元素间的含量差别也很大 （ 10-6～10-2 ）。 为了准确测量铌元素，必须对该元素的分析条件作 （包括元素的激发、分析线、背景位置、干扰谱线、分析晶体、准直器、探测器和PHA 等 ） 仔细选择。尤其重要的是要消除样品中干扰组分对检测结果的影响。

测量条件

2.3.标准样品的选择与制备

所选标准样品与待测样品为相同类型，具有大致相同的结构，矿物组成，化学成分和粒度。而且所选的标准样品具有足够宽的含量范围，并且含量有一定的梯度。本方法选取得标样为GBW07301-GBW07312，GBW07401-GBW07408，GBW07423-GBW07430，GBW07446-GBW07454。

地质样品大，要求制样方法简便、快速，元素的检出限要低，而且要尽量降低成本，因此 ，只能采用粉末压片法制样。称取颗粒75μm的样品4.0g，放入模具内，拨平，用低压聚乙烯镶边垫底，在35t压力下，压制成试样直径为32mm，镶边外径为40mm的圆片。

3.实验结果

3.1.方法检出限

选用几个含量接近检出限的标准样品，每个样品制作一个压片，放入仪器后按上述检测条件每个样品测试十二次，然后进行统计，计算出标这些标样中含量最低的元素对应的σ，然后将其值乘以3，即为检出限。

3.2.方法准确度

本方法挑选GBW07301a，GBW07405以及GBW07426对该方法进行校准，结果如下

3.3.方法的精密度

依照上述的实验条件，选取GBW07308对该方法的精密度进行测试。利用压片机，压制12个GBW07308的样品片，测试后对检测结果进行统计。

GBW07308

通过检测数据可以看出，铌的RSD为3.28，满足国家各项规范的要求，结果较为满意。

4.结果讨论

本方法采用压片法对样品进行前处理，利用X射线荧光光谱仪对地质样品中Nb元素进行测定，方法简单灵敏，检测成本较低，稳定性良好。准确度精密度均达到各项国家规范的要求。

测试使用的是日本理学ZSXPrimusⅡX射线荧光光谱仪，上述所有测试条件均在此设备的基础上建立，若将该方法应用于其他型号的设备，测试条件需做少许改变。

参考文献

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