現(xiàn)代巖礦鑒定

現(xiàn)代巖礦測試方法與技術讀書報告Ｘ－射線熒光光譜分析2014050048 楊雨凡傳統(tǒng)的巖礦鑒定方法是利用顯微鏡,通過觀察礦物物理性質、礦物形態(tài)、礦物共生特征及礦物間相互關系來鑒別礦物種類和巖石類別,是巖礦鑒定的基本手段。但是自然界很多礦物存在類質同象現(xiàn)象,如黝銅礦和砷黝銅礦、方鉛礦和硒鉛礦、鎢鐵礦和鎢錳礦等,這些礦物在顯微鏡下特征相似難以區(qū)分。需要借助電子顯微鏡、電子探針分析、離子探針分析等手段,以獲取礦物的化學成分和結構,為礦物鑒別、命名和研究提供有用的信息。在此是利用新型X射線熒光光譜儀的微區(qū)分析功能,建立一個以x射線熒光光譜微區(qū)分析為主的巖礦鑒定全新方法,獲取礦物的微區(qū)原位化學成分,解決類質同象礦物、大部分不常見硫化物以及一些少見礦物在顯微鏡下鑒定困難的問題,提高礦物定名的準確性。一、X射線熒光光譜分析簡介X射線勞光光譜分析(x-rayfluorescenceanalysis,XRFA)是一種非破壞性的儀器分析方法。由X射線管發(fā)出的一次X射線激發(fā)樣品,各元素的內(nèi)層電子被逐出,而引起殼層電子躍遷,使樣品所含元素輻射特征勞光X射線(二次X射線),特征焚光X射線由探測器記錄,根據(jù)元素特征譜線的波長和強度進行定性和定量分析。二、X射線熒光光譜分析原理當樣品中的元素受X射線照射,內(nèi)層電子擺脫束縛被擊出產(chǎn)生空穴,這時的原子變成激發(fā)態(tài)。外層電子從高能軌道躍遷到低能軌道來填充軌道空穴,就會以X射線的形式釋放出能量,原子恢復到穩(wěn)態(tài)。發(fā)射的X射線與元素結構相關,不同元素能級差不同,受激發(fā)產(chǎn)生的X射線波長也不同,故稱為特征X射線,是一種分離的不連續(xù)譜。為了把待測元素的特征譜線從眾多譜線中分離出來,必須使用單色器進行分光。X射線的分光原理是根據(jù)X射線的衍射現(xiàn)象。由于X射線的波長短,需使用自然界各類單晶或人工合成晶體進行分光。同能量的特征X射線(AE=hcM)對應不同的波長,經(jīng)晶體分光(遵守布拉格定律n\=2dsin9)后在某特定角度被探測器探測。分析元素不同,層級的能量差就不同,導致譜線波長不同,進而表現(xiàn)為20角度的不同,最后根據(jù)譜線強度等因子確認樣品中的主要、次要或痕量元素,這是定性分析的基礎。探測器在某特定角度探測到特征X射線強度與樣品中元素含量存在線性關系,從而將樣品中分析元素特征X射線的強度轉換成含量,這是定量分析的基礎。三、X射線熒光光譜分析實用舉例簡要論述了X射線熒光光譜儀分析法分析工業(yè)硅中鈣鐵鋁的分析方法原理、樣品處理、樣品制備、譜線掃描條件；在X射線熒光分析儀上分析工業(yè)硅中鈣鐵鋁元素含量，從而縮短樣品的分析時間，減少樣品的分析費用。3.1主要設備及參數(shù)(1)S4型X射線熒光光譜分析儀（德國布魯克公司）(2)ZM-1型振動磨（中國科學院長春光學精密機械研究所）：功率1.1kW；轉速910轉/分；出料力度200目；磨盤容積100cm3磨盤材質碳化鎢。(3)YYJ-40型壓樣機（中國科學院長春光學精密機械研究所）：功率1.3kW；最大壓力40t；靜動態(tài)兩用式保壓系統(tǒng)。3.2樣品處理（1）將所取的試樣經(jīng)過破碎處理后使其通過4mm孔徑的篩，再將破碎后的顆粒磨細至全部通過74um孔徑的篩，并用磁鐵吸去鐵粉。（2）稱取7.5g試樣和3g粘結劑進行混合研磨，待充分混勻后取適量的試樣于壓片機中壓片，采取硼酸鑲邊襯底的制樣方式制備成直徑為34mm的樣品供分析。（3）制樣條件，經(jīng)大量試驗得出壓樣機壓力在20kN以上，保壓時間在25s時強度值處于穩(wěn)定狀態(tài)，故建議壓力保持在20kN，保壓時間25s。3.3結果我們在相同及不同的測量條件下進行了短期穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性、精密度和準確度的試驗，試驗結果如下：3.3.1短期穩(wěn)定性試驗采用同一試樣制備出一個供分析的試樣片，在儀器的測量狀態(tài)下，每間隔20min對該試樣進行測量一次，共測量15次，計算其極差R、標準偏差s、RSD%。3.3.2長期穩(wěn)定性試驗在同一臺測量儀器上，不同的人員在不同的時間段，對同一試樣制備不同的供分析的試樣片進行測量，共測量11次，計算其極差R、標準偏差s、RSD%。3.3.3精密度試驗

在相同的分析條件下，采用一標準樣品對該曲線進行了精密度及準確度的試驗。一般情況下精密度試驗當測量次數(shù)n>5后，平均值的標準偏差與標準偏差的比值就變化緩慢。因此，在實際工作中測量次數(shù)無需過多，通常采用4-6次就可以，故以測量5次的結果計算其精密度。3.3.4準確度試驗根據(jù)短期穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性及精密度試樣的結果，確定了該分析曲線的可行性。因此，我們采用了7個標準樣品與化學分析結果進行了準確度試驗比對。3.4結論從表準確度試樣結果統(tǒng)計來看，X射線熒光光譜分析法和化學分析方法的分析結果基本一致。從分析速度方面考慮，X射線熒光光譜分析法整個分析過程在5-8min，而化學分析方法分析過程要在6h以上，明顯慢于X射線熒光光譜分析法。在消除人為因素及化學試劑等引起分析數(shù)據(jù)的波動方面，X射線熒光光譜分析法要明顯優(yōu)于化學分析方法，測定結果的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性都較好。四、X射線熒光光譜分析現(xiàn)狀及前景X射線熒光分析法用于物質成分分析，檢出限一般可達3-10～10-6克／克(g／g)，對許多元素可測到10-7～10-9g／g，用質子激發(fā)時，檢出可達10-12g／g；強度測量的再現(xiàn)性好；便于進行無損分析；分析速度快；應用范圍廣，分析范圍包括原子序數(shù)Z≥3的所有元素。除用于物質成分分析外，還可用于原子的基本性質如氧化數(shù)、離子電荷、電負性和化學鍵等的研究。近些年來,X射線焚光微區(qū)分析研究較多,取得了很大的進步,研究領域涉及到地礦、醫(yī)學、材