作為一種比較成熟的成分分析手段，X熒光光譜儀分析在冶金、地質(zhì)、環(huán)境、化工、材料等領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。X熒光光譜儀分析的對象主要是塊狀固體、粉末、液體三種，其中，固體粉末是分析得最多的一種。因?yàn)楹芏嘣嚇尤缢�泥、煤、灰塵等本身就是粉末，對于形狀不規(guī)則的塊狀固體，如各種礦石，由于直接分析技術(shù)目前還不成熟，往往也粉碎成粉末。液體試樣可放入液體樣品杯中分析，但由于不能抽真空等原因，有時(shí)將液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，一些預(yù)分離、富集的結(jié)果也常是粉末，因此，粉末試樣的制樣技術(shù)是X熒光光譜儀分析中的重要一部分。

 

X熒光光譜儀分析粉末樣品主要有兩種方法：

 

①、熔融法。熔融法是應(yīng)用較多的一種制樣方法，它較好地消除了顆粒度效應(yīng)和礦物效應(yīng)的影響。但熔融法也有缺點(diǎn)：因樣品被熔劑稀釋和吸收，使輕元素的測量強(qiáng)度減�。恢茦訌�(fù)雜，要花費(fèi)大量時(shí)間；成本也較高。

 

②、粉末壓片法

粉末壓片法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、快速、經(jīng)濟(jì)，在分析工作量大、分析精度要求不太高時(shí)應(yīng)用很普遍，也常用于痕量元素的分析。在實(shí)際應(yīng)用如水泥、巖石、化探樣品的分析中，粉末壓片是一種應(yīng)用很廣泛的X熒光光譜儀制樣法。

 

1、樣品制備

粉末壓片制樣法主要分三步：干燥焙燒、混合研磨、壓片。有粉末直接壓片、粉末稀釋壓片、用粘結(jié)劑襯底和鑲邊等方法。

 

①結(jié)劑、助磨劑及其他添加劑

當(dāng)樣品本身的粘結(jié)力較小時(shí)，選擇一種合適的粘結(jié)劑很重要。粘結(jié)劑有固體和液體兩種，常用的固體粘結(jié)劑有硼酸、甲基纖維素、聚乙烯、石蠟、淀粉、濾紙或色譜紙漿、碳酸鋰等。用石蠟和苯乙烯的混合物作粘結(jié)劑。粘結(jié)劑的加入量為樣品的10%－50%，過多會(huì)影響輕元素的檢出限。粘結(jié)劑的加入會(huì)使分析線強(qiáng)度下降，如果粘結(jié)劑顆粒度較大，還會(huì)引入顆粒度效應(yīng)。從吸水性、樣品的堅(jiān)固性、抽真空時(shí)間、對儀器污染、制樣成功率、成本等方面對幾種常用的粘結(jié)劑作了比較， 得出低壓聚乙烯是一種較理想的粘結(jié)劑。

 

液體粘結(jié)劑有乙醇、聚乙烯醇(PVA)等有機(jī)溶劑。使用液體粘結(jié)劑易制成均勻、重復(fù)性好的壓片，制得的樣片更加堅(jiān)固耐用。

 

在制備試樣和標(biāo)樣過程中，除粘結(jié)劑外，還可加入助磨劑、內(nèi)標(biāo)元素、稀釋劑等，液體粘結(jié)劑或助磨劑的最大優(yōu)點(diǎn)是不用稱量，但壓片后要烘干，加入的量也不可過多，一般100g樣品中加入幾毫升到十幾毫升。固體粘結(jié)劑和助磨劑等需要準(zhǔn)確稱量，并且要混合均勻，因此，制樣較麻煩，如果加上清洗粉碎容器的時(shí)間，有時(shí)甚至比熔融法更長。在大批量的分析中，多采用直接壓片或襯底壓片法。

 

②粉碎技術(shù)

可用瑪瑙或碳化鎢研缽人工研磨，現(xiàn)在較多使用機(jī)械振動(dòng)磨或球磨機(jī)，效率很高。一般樣品均可粉碎至74μm以下(通過200目篩子)，最好的可以達(dá)到20μm左右。隨著粉碎時(shí)間的延長，顆粒度減小到一定程度不再變細(xì)，如果繼續(xù)粉碎，反而會(huì)發(fā)生“團(tuán)聚”現(xiàn)象。要提高粉碎效率，可以加入固體或液體助磨劑。粉碎時(shí)間越長，粉碎容器帶來的污染越嚴(yán)重，因此，選擇一種合適的粉碎容器很重要。要比較這種污染，可以分析一種很硬的物質(zhì)(如石英)經(jīng)粉碎后的污染情況，或?qū)Ρ葍煞N不同粉碎方法的分析結(jié)果。在分析痕量元素時(shí)，為了提高分析的靈敏度和準(zhǔn)確度，這是非常必要的。還有一種污染，是不同粉碎試樣間的相互污染。每次粉碎后都要保證容器清洗干凈，當(dāng)樣品量較多時(shí)，粉碎前可用少量樣品預(yù)“清洗”兩次。

 

③壓片

壓樣設(shè)備常見的有手動(dòng)或電動(dòng)液壓機(jī)，粉末樣品裝入鋁杯或鋁環(huán)（或塑料環(huán)）中，在相應(yīng)的模具中加壓成型。在真空光譜儀中，粉末壓片可能會(huì)含有空氣或其它氣體而發(fā)生濺射，既破壞了試樣表面，又污染了樣品室。可先在真空中壓制成塊，或在氦氣光路中測量。為了減少壓入片內(nèi)空氣的量,在裝樣時(shí)可輕拍樣品，加壓時(shí)要逐步增大壓力，同時(shí)還要保壓一定的時(shí)間。X熒光光譜儀分析是一種表面分析，尤其對于輕元素，分析時(shí)有效層厚度只有幾個(gè)至十幾個(gè)μm，表面的污染是致命的問題，同時(shí)還要求表面平滑。所以每次壓片后都要把模具的表面洗凈，隔一段時(shí)間還要對塞柱表面(對應(yīng)于樣片被測面)適當(dāng)拋光。試樣在保存過程中也要防止表面污染、表面破損、吸潮、氧化、吸附空氣等。最好是壓片后盡快測量，對于標(biāo)樣、管理樣等需長期保存的試樣，以粉末狀態(tài)密封保存較好，需要時(shí)臨時(shí)壓片。

 

④標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備

X熒光光譜儀分析是一種相對分析，標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備直接影響分析的準(zhǔn)確度。粉末壓片法的標(biāo)樣來源主要有三個(gè)：用其他方法分析試樣；在成分已知的標(biāo)樣中加入某些成分；人工合成。

 

2、方法應(yīng)用

 

①粉末壓片法分析痕量元素

粉末壓片法多用于分析痕量元素配合熔融法分析主量元素。

 

②粉末壓片法分析主、次、痕量元素

粉末壓片法也常用于地質(zhì)、化探、冶金等樣品的全分析。

 

③熔融后再粉碎壓片

熔一塊均勻、表面光滑的融片是一項(xiàng)技巧性很強(qiáng)的工作，有些樣品不易脫�；蛉菀姿榱眩�有的對Pt-Au坩堝有腐蝕作用，熔融后粉碎壓片的方法（可用石墨坩堝代替Pt-Au坩堝）既可消除顆粒度效應(yīng)的影響，又解決了不易成型的問題。熔融后再粉碎壓片來測定地質(zhì)試樣中的全硫，這樣可減小粉末樣片保存過程中硫價(jià)態(tài)變化對分析準(zhǔn)確度的影響。

一般來說，對于煤、水泥、巖石、土壤等樣品的常規(guī)分析，用粉末壓片法可達(dá)到分析精度和準(zhǔn)確度為5%左右的要求。大多數(shù)痕量元素的檢出限可達(dá)100μg/g左右，因X熒光光譜儀有較好的穩(wěn)定性，還可通過延長計(jì)數(shù)時(shí)間使檢出限進(jìn)一步降低。用粉末壓片法制樣，結(jié)合自動(dòng)進(jìn)樣裝置和自動(dòng)化分析儀，一次即可準(zhǔn)確地分析20-30種元素，完全可以滿足地質(zhì)、礦產(chǎn)、商檢等部門的分析需要。

 

如前所述，粉末壓片是根據(jù)一定的分析對象進(jìn)行試驗(yàn)，以選擇制樣條件，包括各種添加劑的使用、粉碎時(shí)間、壓力、標(biāo)樣的選取等。這樣造成的結(jié)果是，對一種分析對象提出的方法不能應(yīng)用到其它試樣中去。關(guān)鍵是尚未找到一種實(shí)用有效的粉碎技術(shù)，可將粉末試樣碎至1-2μm，這種粉碎技術(shù)要簡單易行，否則就失去了X熒光光譜儀分析快速方便的特點(diǎn)。

 

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