X射线荧光光谱法分析地质样品的应用技巧

■王传青（华东冶金地质勘查局815地质队安徽巢湖238000）

X射线荧光光谱法分析地质样品的应用技巧

■王传青
（华东冶金地质勘查局815地质队安徽巢湖238000）

X射线荧光光谱法(XRF)具有制作简单、绿色环保、灵活性强等特点，它在地质样品分析中的应用可以有效地提高分析的质量和效率。本文分析了地质样品测量中的重要元素和影响因素，提出了X射线荧光光谱法(XRF)具体测量方案和应用技巧，旨在提高分析的精确度。

X射线荧光光谱法 地质样品 分析 应用技巧

0　前言

近年来，X射线荧光光谱法(XRF)被广泛应用于地质勘查，它制作简单、绿色环保、灵活性强等特点能够有效地提高地质样品分析的工作效率和精度，另外，X射线荧光光谱法(XRF)除了其具有主量、次量元素的分析精度、准确度和自动化程度高等多元素分析的特点，它的核心技术——粉末压片XRF，更是现在快速经济的主导方法之一。地质样品测试人员在利用粉末压片法XRF进行地质样品的测试时，可以很好地减掉对地质样品进行酸碱分解处理的工序和时间，提高工作效率，化繁为简，同时还能够有效地减少环境污染问题，其是一种非常环保的绿色分析技术。因此，相关部门应当充分利用X射线荧光光谱法(XRF)来辅助地质样品的分析，进而，提高对地质样品分析的质量。

1　测量条件选择的要点分析

X射线荧光光谱法(XRF)具有能够同时分析测试地质样品中的十多种元素的功能，然而，地质样品中的每一种元素在测量时都需要选择适合的测量条件，因此，相关地质样品测试人员在利用XRF来进行地质样品测量之前，应当做好元素的测量条件选择工作。在选择测量条件过程中，探测器的选择是测量条件选择中的重点之一，选择合理的探测机器能够有效地提高XRF分析法分析的灵敏度和精确度，因此，测量人员需要注意选择的探测器需要具备能够与晶体协作使用、能够加强测量元素的探测效率和精度以及信噪比和高计数率相对较高等特质。以元素V为例，地质样品中的元素V与元素Ti是共生的，然而同等条件下的地质样品中，元素Ti的含量要远远高出元素V很多倍，二者之间的V Kα线与Ti Kβ线重叠现象非常明显。这种情况下，如果地质测量人员使用的测量机器为SC探测器，那么测量时，该机器可以有效地将二者线分开，提高测量精度；而如果使用的是SC+PC探测器，那么测量时二者线性便又会重叠在一起，影响测量结果，如图1所示，因此，地质元素的测量条件的选择工作非常重要[1]。

图1　探测器测量结果的分布图

2　标准曲线的选择要点分析

2.1X射线荧光光谱法校正标准曲线应根据实际进行简化

地质样品中的许多元素测量相对较为简单，并不需要许多复杂的校验和计算工序，而现代许多相关文献中记载和教学的经验系数公式相对较为复杂，这在很大程度上增加了测量人员的测量工序，因此，为了提高X射线荧光光谱法(XRF)的测量效率，相关测量人员可以根据XRF的分析校正曲线的特点，按照标准曲线和基体校准一体的回归方法将校验公式进行适当的简化，从而提高测量效率，减少测量的消耗时间。

2.2标准曲线的合理分段

根据地质样品中元素特性可知，许多重元素谱线所受到其它基本元素的吸收增强效应非常小，其对测量结果不会造成太大的影响，因此，测量时可以忽略不计，仅需要利用公式:Wi=BiIi平方+CiIi+Di直接进行回归计算即可。但是对于一些比较特殊的元素，它们的标准曲线是二次方程的抛物型曲线，因此，如果测量回归的标准曲线一旦超过了测量含量的范围，即超过了顶点，那么，就会出现回转的现象，这时，标准曲线测定元素的方法在这种特殊情况下就无法有效地发挥其根本的作用，因此，这种标准曲线也被称为非正常曲线。以铁元素为例，测量人员构建铁元素的标准曲线时，如果采用的是二次曲线回归法，那么其所测试显示出来的曲线在高含量阶段就会发生严重弯曲的现象，而且在顶点位置也会出现回转，同时，在低含量阶段又会出现曲线弯曲程度过小，甚至趋于直线的情况，这种情况下测量所得到的数据存在着严重的误差。如图2所示：

图2　分成三段的铁的标准曲线

图2中将铁元素的标准曲线分成三段计算，其被椭圆形包住的两条曲线分别代表着低含量阶段和高含量阶段的顶部，因此，对于铁元素利用二次方程式曲线回归得出这种标准曲线是错误的。因此，测量人员需要注意，如果测量元素所得的测量强度在椭圆形圈内，分析时按照圈内的反转曲线进行测量计算，测量所得的数据是不可靠的。所以，一旦出现这种情况，测量人员可以采用分段的测量方法，将低、中含量两段按一次曲线回归，而高含量阶段按照二次曲线回归的方法，可以测量得出科学的正确曲线，如图3所示：

图3　修正后的铁的标准曲线

3　元素校正项的选择要点

3.1钛元素的校正项选择

根据相关研究数据显示，钛元素谱线的相关干扰因素除了元素谱线之间重叠问题之外，Al和Fe也同样对其谱线产生着增强和吸收的干扰效应，因此，为了纠正钛元素的元素谱线的测量的正确性，测量人员还需要对Al和Fe进行必要的校正计算。所以，在利用X射线荧光光谱法(XRF)的压片测量法进行钛元素的校正时，应当添加Al和Fe的校正作为校正项以辅助校正，进而，提高钛元素校正的精确度[2]。

3.2元素钍的校正项选择

根据相关研究数据显示，钍元素的元素谱线测量计算除了容易受到Bi元素的重叠干扰之外，还受到As、Pb等元素的干扰，而如果测量人员在进行钍元素的测量计算时，除了考虑Bi元素的重叠干扰，还需要添加As、Pb等元素的干扰系数进行计算，这样就会加大计算的复杂程度，很容易造成更大的计算误差，最终，对测量计算结果的正确性影响很大。而一般情况下地质样品中的Bi元素的含量非常的小，因此，Bi元素一般不会对钍元素的计算造成干扰。测量人员在进行钍元素的标准曲线绘制时，如果把Bi元素含量较高的地质样品筛选出来排除掉，那么就会增加测量结果的稳定性。

3.3碳酸盐样品的分析计算

当测量人员遇到地质样品中钙含量较高的情况时，碳酸盐对Cl元素的增强效应和Cr元素的吸收效应影响很大，因为碳酸盐对Cl元素的谱线强度有着非常明显的增强效应。因此，测量人员在对Cl元素进行测量计算时，应当添加碳酸盐的增强为校正项，并且一定要采用碳酸盐样品进行标准曲线的的绘制，否则测量结果会比正常条件下高出许多。同样，对于Cr元素的测量计算也需要添加碳酸盐作作为吸收的校正项。图4与图5分别为加碳酸盐经过校正的Cl元素和Cr元素的标准曲线：

图4　氯的标准曲线

图5　铬的标准曲线

4　测量硫元素时的污染因素分析与控制

硫元素是X射线荧光光谱法(XRF)测量频率最高的元素之一，其污染问题很容易影响到地质样品中硫元素测量数据的准确性。原因在于压片压好的地质样片很容易吸附到空气中的硫，而对测量室进行清理时，地板上和其他地方所吸附的硫很容易被释放出来造成污染，另外，需要注意的是，如果用XRF仪器测量含硫的地质样品，测量室内的硫会很难排除干净，对测量室内的仪器在很大程度上造成污染。因此，为了解决这一问题，测量技术人员不可以用手直接接触样片，磨具要用无水乙醇进行处理，压好的样品应当尽快测量[3]。

5　总结

X射线荧光光谱法(XRF)对提高地质样品测量数据的精确度起到了良好的作用，能够有效地促进地质勘测技术的科学发展，因此，相关部门应当积极利用X射线荧光光谱法(XRF)来辅助地质样品的测量，并且充分考虑和解决测量时所需要注意的影响元素，从而有效地提高X射线荧光光谱法(XRF)的测量质量与效率。

[1]陈静、高志军、陈冲科、刘延霞、张明炜.X射线荧光光谱法分析地质样品的应用技巧 [J].岩矿测试.2015,2(1):16～17；

[2]王祎亚、詹秀春.X射线荧光光谱测定地质样品中27种组分分析结果不确定度的评估 [J].光谱学与光谱分析.2014，4(4):48～49；

[3]崔潇妹、黄坚.X射线荧光光谱分析在地质分析中的应用 [J].中小企业管理与科技 (中旬刊).2015,6(6):121～122.

P5[文献码]B

1000～405X（2016）～4～160～1