1、 /8X射線熒光光譜分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：地球科學(xué)系專業(yè)：地質(zhì)學(xué)年級(jí)：2011級(jí)實(shí)驗(yàn)人姓名：王璐學(xué)號(hào)：11305060參加人姓名：徐嘉華（組長）、梁毅恒、董柳憶、程建旭指導(dǎo)老師：彭卓倫、黃卉、張俊浩報(bào)告日期：2013年門月24日【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆誜射線熒光光譜分析原理及儀器結(jié)構(gòu)；掌握XRF分析中對(duì)地質(zhì)樣品預(yù)處理方法；了解X射線熒光光譜分析過程中可能的誤差來源。【實(shí)驗(yàn)原理】XRF儀器由激發(fā)源（X射線管）和探測系統(tǒng)構(gòu)成。X射線管產(chǎn)生入射X射線（一次射線），激勵(lì)被測樣品。樣品中的每一種元素會(huì)放射出的二次X射線，并且不同的元素所放出的二次射線具有特定的能量特性。探測系統(tǒng)測量這些放射出來的二次射線的能量及數(shù)量

2、。然后，儀器軟件將控測系統(tǒng)所收集的信息轉(zhuǎn)換成樣品中的各種元素的種類及含量。利用X射線熒光原理，理論上可以測量元素周期表中的每一種元素。在實(shí)際應(yīng)用中，可測得原子序數(shù)5-92的元素。【化學(xué)試劑】酒精（擦拭）、Li2B407（溶劑）、LiBr（脫模劑）、稀鹽酸（清洗）、去離子水（清洗）。使用儀器使用儀器主要有：X-射線熒光光譜儀、瑪瑙研缽、天平、烘箱、干燥器、馬弗爐、XRF專用鉗金圮坍、超聲波清洗器、熔樣機(jī)、瓷站坍、塑料膠袋、塑料瓶。表1、主要儀器信息儀器名稱生產(chǎn)公司型號(hào)X射線熒光光譜儀日本Rigaku公司ZSXprimus型電熱鼓風(fēng)干燥箱上海-恒科技有限公司DHG-9070A型馬弗爐上海實(shí)驗(yàn)儀器廠

3、有限公司SX2-5-12型熔樣機(jī)北京靜遠(yuǎn)科技有限公司AnalymateV8C型數(shù)控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司KQ-300DE型【實(shí)驗(yàn)步驟】一、地質(zhì)樣品XRF前處理1、研磨樣品用瑪瑙研缽將樣品粒度研磨至200目以下，以便進(jìn)行后面操作。2、烘干樣品（1）酒精棉花清洗瓷圮坍3次，干燥后置珀坍于天平上，歸零，稱量空瓷圮堀質(zhì)量m0,寫下XRF稱樣記錄。（2）稱取樣品（粒度200目），約2-3克100C在烘箱內(nèi)烘2小時(shí)，取出后保存在藍(lán)色硅膠的干燥器中。1-2小時(shí)待樣品完全冷卻后，稱量樣品和班坍合重ml,填寫在記錄表上。稱完后，重新放回干燥器中，8小時(shí)后備做其它化學(xué)實(shí)驗(yàn)。若樣品放置了1個(gè)月需要重新烘

4、樣。注意：嚴(yán)禁在濕度大于70%的天氣做燒失量：燒失量前請(qǐng)清潔爐內(nèi)外衛(wèi)生，用于燒失量的樣品必須是100C烘過的樣品；稱樣時(shí)一次取出5個(gè)樣品，稱完再稱下一組，以免經(jīng)常打開干燥器，使樣品吸潮：取出樣品過程中請(qǐng)務(wù)必小心，謹(jǐn)防燙傷；升溫過程及恒溫期間，請(qǐng)隨時(shí)關(guān)照馬界爐，以防電路失控。3、灼燒樣品將裝樣品的瓷圮堀取出，放入馬界爐中，升溫至950Co950C灼燒2小時(shí)后取出，稍微冷卻（手放在方10CM,不烘手），放入干燥器中冷卻2-2.5小時(shí)（嚴(yán)禁超過3小時(shí)），稱樣品與塩坍合重皿。將樣品倒于干凈的塑料膠袋中（留做XRF玻璃片用）,衛(wèi)生紙擦掃干凈堀內(nèi)殘余樣品。注意:嚴(yán)禁在濕度大于70%的天氣做燒失量；燒失量前

5、請(qǐng)清潔爐內(nèi)外衛(wèi)生，用于燒失量的樣品必須是100C烘過的樣品；稱樣時(shí)一次取出5個(gè)樣品，稱完再稱下一組，以免經(jīng)常打開干燥器，使樣品吸潮：取出樣品過程中請(qǐng)務(wù)必小心，謹(jǐn)防燙傷；升溫過程及恒溫期間，請(qǐng)隨時(shí)關(guān)照馬界爐，以防電路失控。4、XRF玻璃片制作稱0.57g(0.565-0.575g)燒失后保留的樣品于塑料瓶中,再稱8倍L12B407熔劑于塑料瓶中，寫上樣品編號(hào)，蓋好，震搖，使樣品與熔劑混勻。加2滴LiBr脫模劑于XRF專用鉗金坨覽中，倒入混合樣品，以數(shù)滴去離子水沖洗塑料杯，溶液倒入鉗金坨堀，擦干凈堆堀邊，1150C熔融，制成玻璃片。熔樣結(jié)束后，用圮坍釬將圮坍夾到一旁的桌面上。冷卻的圮堀反扣于桌面，

6、用堀坍釬輕磕劉扌堀底部倒出樣品，在玻璃樣品向空氣一面上寫樣品號(hào)，備XRF測定樣品的主量元素。每做完一批樣品，將鉗金圮壩置于桶鹽酸中，用超聲波清洗器清洗。清洗完之后將堆堀放置于去離子水中，再用去離子水沖洗，擦干，接著做下一批樣品。注意：嚴(yán)禁敲打及用碩物刮鉗金堆坍，保證坨堀無任何變形；熔樣坦堀放入爐位時(shí)，平邊上嚴(yán)禁有樣品及試劑殘留，熔融溫度不要超過1300度，否則可能融化塩坍；請(qǐng)勿改動(dòng)任意設(shè)置參數(shù)；樣品沒有冷卻請(qǐng)勿取出，注意安全。二、X射線熒光光譜儀檢測本次試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線已由老師爭先分析11個(gè)已知樣品含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品制得，所以我們只需要將玻璃熔片放入x射線熒光光譜儀中檢測，得到熒光譜的強(qiáng)度，與標(biāo)樣曲

7、線對(duì)比,即可得到地質(zhì)樣品中巖石主量元素含量的數(shù)據(jù)。三、樣品數(shù)據(jù)的處理與分析根據(jù)樣品中所測主量元素的含量與燒失量，分析其巖性特征。其具體情況如卞【樣品數(shù)據(jù)記錄與處理】、【結(jié)果與討論】所示。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理】本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要由倆部分構(gòu)成。一是實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)處理過程中稱樣數(shù)據(jù)：由灼燒前后質(zhì)屋的變化測量樣品的燒失量；由樣品的質(zhì)量稱得熔劑質(zhì)屋。二是由X射線分析的樣品主屋元素?cái)?shù)據(jù)。本小組測有三個(gè)樣品，分別編號(hào)Jl-3、J2-3、J3-3o其數(shù)據(jù)如下列表、圖所示：表2、實(shí)驗(yàn)時(shí)稱量記錄表樣品批次編號(hào)：沁016-1送樣人：第三組日期：2013.114號(hào)樣品號(hào)巖性稱取樣品重量(g)烘干后樣品和瓷塩覽合重ml(g)

8、灼燒后樣品和瓷堆埸合重m2(g)灼燒后樣詁重雖(g)熔劑質(zhì)雖(g)空瓷圮堀質(zhì)雖mO(g)燒失雖LOI=(ml.m2)*100/(ml-mO)1J1-3未知3.0830819.5632819.496250571204.5692316.517042.20nJ2-3未知3.0543520.7207820.705390570744.5656517.667680.503J3-3未知3.0281520.3596220.352640573534.5885417.333890.23表3、XRF分析數(shù)據(jù)廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室XRF分析報(bào)告單分析方法：X-射線熒光光譜儀(XRF)送樣人：敦學(xué)第3紐

9、分析人：黃卉分析時(shí)間：201111.08序號(hào)樣品編號(hào)巖性SQ?Na3OKQCaOMriDFeQtTQP2O5LOITotal1J1-3未知476317.943126.410.779.720.169.831.900352.20100.032J2-3未知673015.313451.333.213.210.104.790.630170.50100.003J3-3未知708514.713000.485991750.062.470.300150.23100.00注：F03t是抬全鐵處以FQ03形式衣示：L0曲燒失如圖1.J1-3樣品氧化物含量條形圖圖2、J2-3樣品氧化物含疑條形圖圖3.J3-3樣品氧化

10、物含量條形圖80.0070.0060.00含50.00量Z-S40.00*30.0020.0010.000.00氧化物*【結(jié)果與討論】一、三個(gè)樣品化學(xué)成分分析及推論1、巖性分析根據(jù)表3三個(gè)樣品主量元素的含量都屬于火成巖這一大類。現(xiàn)根據(jù)以下幾個(gè)指標(biāo)對(duì)樣品更加具體地進(jìn)行分類。表4、火成巖化學(xué)成分含量大致范圍氧化物Si02A1203CaOMgOFe203tNa20+K20Ti02P205MnO含量(%)34-7510-200-151-150.5T50-150-20-0.50-0.3酸度分析酸度即巖石中Si02的含量。SiO2在主量元素中含量最高，對(duì)火成巖的物理化學(xué)性質(zhì)影響最大。根據(jù)SiO2的含量可分

11、為：超基性巖(SiO245%)、基性巖(45%SiO252%)、中性巖(52%SiO263%)。三個(gè)樣品的SiO2的含量分別為47.63%、67.30%和70.85%,根據(jù)上述分類，分別屬于基性巖、酸性巖和酸性巖。全堿和堿度全堿(Aik)指的是Na20+K20在巖漿中的含量，而巖石中堿的飽和程度稱為堿度。2確定火成巖堿度最方便的指標(biāo)是里特曼指數(shù)6：(Na2O+K2O)/(Si0243)(wE,%)。0越人，堿性程度越強(qiáng)。61.0稱為過鋁質(zhì)巖石；A/CNKV1,Ca0+Na20+K20A1203Na20+K20稱為準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石，A1203Na20+K20的巖石稱為過堿質(zhì)巖石。三個(gè)樣品的鋁飽和指數(shù)為

12、0.76、1.02和1.01,J1-3中A1203Na20+K20,為過堿質(zhì)巖石、其他倆個(gè)均為過鋁質(zhì)巖石。燒失量燒失量是指樣品在1000-1100C灼燒后失去的重量百分比。主要原因是因?yàn)闃悠纷茻^程中排除結(jié)晶水、二氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)。燒失量可反映巖石的新鮮程度。一般來說LOI2%2.5%代表巖石較新鮮。三個(gè)樣品中LOI分別為2.20%.0.50%.0.23%,J1-3的燒失屋略高，不過也還算是在正常范圍內(nèi)，J2-3、J3-3都在正常范圍內(nèi)。表5、分析結(jié)果分依據(jù)樣品亍酸度全堿和堿度鋁飽和系數(shù)J1-3基性巖堿性巖過堿質(zhì)巖J2-3酸性巖鈣堿性巖過鋁質(zhì)巖J33酸性巖鈣堿性巖過鋁質(zhì)巖2、礦物分析化學(xué)

13、成分與礦物成分有密不可分的關(guān)系。雖然溫度和壓力對(duì)巖石的礦物共生組合有一定的控制作用，但最主要的控制因素是化學(xué)成分。在前面的巖性討論中已經(jīng)求出了三個(gè)樣品的堿度和鋁飽和指數(shù)，我們下面的討論也可以得以順利展開：J1-3：J1-3為基性巖，其Fe、Mg、Al、Ca的含量都高于丿2-3、J33,而相比較超基性巖,J1-3中Ca和A1的含量又人于Mg和Fe的含量，推測礦物成分以輝石和斜長石為主。因其屬于堿性系列巖石，推測堿性長石(鈉長石、歪長石或K長石)普遍分布，黑云母常見。根據(jù)鋁飽和系數(shù)，推測其可能出現(xiàn)霓石、鈉閃石、鈉鐵閃石等堿性暗色礦物。J2-3、J3-3:J2-3、J3-3在巖性上差別較小。均為酸性

14、巖、鈣堿性巖、過鋁質(zhì)巖。根據(jù)化學(xué)成分與礦物組合的對(duì)應(yīng)關(guān)系，推測它們的主要礦物為斜長石和石英，并可能出現(xiàn)石榴子石、白云母、剛玉、紅柱石等富鋁礦物，不出現(xiàn)貧硅富鈣的礦物。二、方法討論1、熔融法本實(shí)驗(yàn)在樣品的制備過程中選取的玻璃熔片法（熔融法玻璃熔片法是在樣品中加入一定量的熔劑，在一定的溫度下，樣品熔融和熔劑形成固熔體。該方法的優(yōu)點(diǎn)有：消除待測元素的化學(xué)態(tài)效應(yīng)因?yàn)榇郎y元素的原子不是存在于自由空間，而是在其化合物的一定晶格中運(yùn)動(dòng)，因而化合態(tài)的差異，將引起譜線能量的改變。采用熔融法將樣品熔解于適當(dāng)?shù)娜蹌┲校瑒t在同向的同一基體中，可得同一結(jié)構(gòu)的待測元素化合物，從而消除了元素的化合態(tài)影響。消除樣品的粒度效應(yīng)

15、單純的機(jī)械研磨，是不能完全排除粒度效應(yīng)的。而硬質(zhì)粉末可溶在適當(dāng)?shù)娜蹌┊?dāng)中，從而消除了粒度效應(yīng)。降低或消除樣品的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)由于過量熔劑對(duì)樣品的高度桶釋，經(jīng)熔融后，所有的試樣都接近于一個(gè)統(tǒng)一的組成和密度,即以熔劑為主的組成和密度，故樣品的吸收-增強(qiáng)效應(yīng)就可以人人降低，甚至消除。熔融物經(jīng)研磨壓片或澆鑄成片，便于進(jìn)行測定和保管熔融法也存在著一定的缺點(diǎn)，主要是樣品的高倍桶釋和散射本底的增加，測試分析線的凈強(qiáng)度降低，給輕元素或低含量元素的測定帶來困難。另外熔融樣品也比較費(fèi)時(shí)，并不能保證百分之百的成功率。2、熔劑的選擇正確的選擇和使用熔劑是熔融法的關(guān)鍵。選用熔劑的要求是：分析試樣能很快地完全熔解于熔劑中

16、；熔融物容易從堀覽中取出或倒出，剝離性好：便于下一步的樣品制備，即便于熔片；熔劑中不應(yīng)有待測元素或干擾元素；制備好的試樣具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，穩(wěn)定，不易破裂和吸水，便于保存；能夠獲得足夠高的分析線強(qiáng)度。本次實(shí)驗(yàn)采用的熔劑是常用的四硼酸鋰，熔點(diǎn)930”C,是弱堿弱酸鹽，可以熔解堿性強(qiáng)的物質(zhì)，但作用較慢。3、堆竭的選擇本次實(shí)驗(yàn)選用的是Pt-Au合金Wo鉗金坨堀和四硼酸鋰熔融物間具有良好的剝離性，而且加入了少量的鹵族元素的堿金屬化合物L(fēng)iBr,進(jìn)一步改善了其剝離性能，使所得的玻璃體熔融物十分完全地與容器剝離。但是，這種合金較軟，容器在短時(shí)間內(nèi)承受很人的溫度變化,經(jīng)過多次熔融后，容易使底部形成凸面。當(dāng)容器底部形成凸面后，樣品照射面下凹，這就容易影響強(qiáng)度測量。為此，可將劉扌堀放在一對(duì)特制的鋼模之間，用液壓機(jī)壓平，以恢復(fù)其原形。需要注意的是，鉗金堆堀長期使用后內(nèi)表面變糙，使玻璃片表面光潔度降低，并使趕氣泡困難、難以脫模。因此需要定期拋光，必要時(shí)重新加工。三、誤差分析本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果主量元素和要求在98%101%之間。本三個(gè)樣品測得的主量元素和分別為7/8 /8100.470%、100.065%、99.585