X射线荧光光谱法测定煤中常量和微量元素的实验分析

摘 要：文章分析采用的样品是硼酸镶边垫底样品，样品经过压片制粉。然后通过Bruker-axs公司生产S4 Pioneer X射线专用荧光光谱仪来监测多煤田样品中的主要元素。第一种是Al2O3；第二种是CaO；第三种是Fe2O3；第四种是K2O；第五种是MgO；第六种是Na2O；第七种是SiO2。通过X射线来具体对上述元素进行测定。文章主要从X射线荧光光谱法的角度来测定煤中的常量以及微量元素。通过实验的方式来具体分析，希望通过文章的分析以及阐述能够有效的提升我国X射线荧光光谱法的应用以及推广，为我国元素测定做出一定的贡献。

关键词：X射线；荧光分析仪；常量；微量元素；实验；地质样品；谱线重叠校正

文章主要是通过X射线方式来重点探讨微量元素的主要背景，同时也在谱线重叠校正问题上给予分析。微量元素的校正方法主要有三种方式。第一种是经验系数法；第二种是变动α系数法；第三种是康普顿散射线法。通过这三种方法来作为内标基体校正，然后通过标准物质的实验分析来和标准的实验结果进行匹配吻合。然后使用GBW07401-GBW07408水系沉积物国家一级标准的有关物质来进行精密度实验，然后进行相应结果的统计。

在我国X射线荧光的光谱分析法主要有四个主要特点。第一个是对于试样的制备过程较为简单；第二个是对样品的试验分析速度较快；第三个是具有非常好的重现性；第四个是具是有非破坏性质的测试试验。我国上世纪样品探测中的三十九个主要元素分析，能够使用X射线分析仪器分析其中的二十四种。因此我国现阶段已经形成了以X射线分析仪器为主要样品分析的系统，在我国的试验分析中取得了非常好的经济效益以及相应的社会效益。

1 X射线荧光分析仪器中光谱分析法的试验部分

关于X射线荧光分析仪器中光谱分析法的试验部分，文章主要从四个方面进行分析以及阐述。第一个方面是试验仪器以及试验的测量条件。第二个方面是试验样品的主要制备方法以及过程。第三个方面是试验过程中样品校准的具体选择以及相应的制备。第四个方面是试验的基体效应和校正谱线重叠的具体方法。下面进行详细的论述以及分析。

1.1 试验仪器以及试验的测量条件

本次试验采用的设备仪器是布鲁克仪器公司生产的S4 Pioneer型X射线荧光光谱仪。仪器的主要参数如下：设备功率为4千瓦；设备具有薄铍窗；设备的X射线光管采用的是陶瓷Rn靶；设备使用的计算机是戴尔牌计算机；软件采用的是SPECTRAplus。这一套试验设备能够同时放置六十个试验样品；设备采用的油压机为50T的油压机；同时设备还具备彩色打印功能。

在煤田地质样品勘探过程中，主元素的变化非常大。例如煤田中的二氧化硅，其含量范围就可以从15.7%到90.38%之间；氧化钙的含量范围在0.15%到35.7%之间。除去主元素之外，痕量元素的含量范围也非常大通常在10-6到10-2之间。因此在本次试验过程中，要想将煤田样品中的四十个主元素，次元素以及痕量元素进行具体的测量，我们在试验中就要对每一个元素进行条件分析。主要的条件有六种。第一种是元素的激发条件；第二种是元素的分析特征谱线；第三种是元素的背景位置；第四种是元素的干扰谱线；第五种是元素的准直器；第六种是元素的探测器。我们在试验中使用的X射线分析仪器已经具备了一定的智能化。在试验过程中我们只要选定了试验的一种元素，分析仪器就会自动的搜素，选择最佳的试验条件，同时试验的相关结果也是非常准确的。试验测量元素的过程中尤其是痕量元素采用了不同方法的分析以及校正，通过多个样品的校核选择无干扰背景的条件，能够较为有效的测量痕量元素的含量等试验数据。

1.2 试验样品的主要制备方法以及过程

煤田地质相关样品种类很多，我们在试验的过程中要求样品的制备具有简便并且快速的特点。同时要求元素的试验检出限一定要保障低。样品制备的过程中要有效的压缩试验成本。因此文章试验采用的制备方式为粉末压片的方式进行样品的制备。我们将样品颗粒不大于75微米的颗粒称取出4克，将其放入制定的模具内，将样品拨平。采用H3BO3材质的镶片垫底。在30吨的压力下保持压力20s。这样能够将样品压制为一个圆片。圆片的直径为38毫米；镶边的直径为42毫米。

1.3 试验过程中样品校准的具体选择以及相应的制备

试验过程中需要校准的样品同等待分析的样品在很多地方是相似的。例如样品的主要结构、样品的主要矿物组成以及样品的化学成分等。校准样品应该具备一定的含量范围以及含量梯度。试验中选用的水系沉淀物含量范围为GBW07301～到GBW07312；土壤的含量范围为GBW07401到GBW07408；硅酸盐含量范围为GBW07103到GBW07108。试验的参考标准为GBW07412；GBW07413；GBW07416以及GBW07417。

1.4 试验的基体效应和校正谱线重叠的具体方法

X射线分析仪在试验中主要解决的问题就是基体效应。这是试验过程中元素测量的主要误差原因。由于样品含有的岩石以及水系沉淀物的实际含量具有很大的变化范围，因此试验过程中的基体效应会非常突出。因此本试验采用的校正基体效应的方式有两种。第一种是理论α系数校正；第二种是经验校正方法。试验过程中的谱线重叠校正主要是以Rh散射线为内标，通过内标的谱线进行重叠校正。

2 X射线荧光分析仪器中光谱分析法的试验结果

关于X射线荧光分析仪器中光谱分析法的试验结果。文章主要从三个方面进行论述。第一个方面是试验结果的检出限。第二个方面是试验结果的精密度。第三个方面是试验结果的准确度。下面进行详细的论述以及分析。

2.1 试验结果的检出限

简单地套用X射线的理论检出限的公式[LD=（3×21/2）/m×（Ib/T）1/2]，使计算出来的检出限偏低，与实际能报出结果有较大差别，故本法采用下面的方法来计算检出限。

2.1.1 试验结果的理论检出限。使用几个低含量的同类标样（GBW07318、GBW07319和GBW07310），各制备一个样片，按相同的测量条件重复测量12次，将结果进行统计，计算出各元素含量相对应的标准偏差б，然后以纵座标为标准偏差б，横座标为含量，求出含量为零时的б0，将其值乘以3即为检出限。

2.1.2 试验结果的实际检出限。因为很难找到所有元素含量都接近于检出限的一个标样，故选择几个含量接近于检出限的同类标样，各制备一个样片，按相同的测量条件重复测量12次，然后进行统计计算，计算出每个标样中含量最低的元素所对应的б，将其值乘以3即为本方法的检出限。

2.2 试验结果的精密度

采用粉末压片法，对GBW07104～GBW07408八个样片重复测定12次，将所得的结果进行统计。绝大多数主、次、痕量组分的RSD

2.3 试验结果的准确度

方法经GBW07401～GBW07408，GSD01～GSD12，GSR1～GSR6等标准样品验证，结果与标准值符合。

参考文献

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[2]单华珍，卓尚军，盛成，等.粉末压片法波长色散X射线荧光光谱分析铁矿石样品的矿物效应校正初探[J].光谱学与光谱分析，2008，28（7）：1661-1664.

[3]SNT2697-2010.《进出口煤炭中硫、磷、砷和氯的测定》x射线荧光光谱法[S].