宋朝生 (廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì) 廣東 肇慶 526000）

一、發(fā)射光譜法介紹

1、發(fā)射光譜法定義

不同元素的原子或離子在受熱或通電的情況下會(huì)從外界獲得能量，獲得能量后的原子或離子便處于激發(fā)狀態(tài)，產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)的電磁輻射。通過特定儀器檢測(cè)不同元素原子或離子發(fā)出的電磁輻射便能判斷出元素的種類。

2、發(fā)射光譜法原理

發(fā)射光譜法測(cè)定元素主要分為采集光譜與分析光譜兩個(gè)過程。此外，再對(duì)測(cè)定樣品進(jìn)行激發(fā)前還要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)處理。采用發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品的過程一般如下：先進(jìn)行樣品處理，通常會(huì)將其加工成溶液或是粉末形式，有時(shí)還需要對(duì)樣品所含元素進(jìn)行分離；然后對(duì)經(jīng)過處理的樣品進(jìn)行激發(fā)操作，將樣品置于以電弧發(fā)生器為代表的激發(fā)源上，對(duì)樣品進(jìn)行蒸發(fā)，激發(fā)樣品元素原子或離子產(chǎn)生發(fā)射光譜；利用光譜儀獲得原子或離子的發(fā)射光譜并將其記錄；采用相關(guān)儀器對(duì)所記錄的光譜進(jìn)行分析，判斷樣品所含元素種類。

3、發(fā)射光譜法特點(diǎn)

3.1 發(fā)射光譜法的優(yōu)點(diǎn)

發(fā)射光譜法測(cè)定元素是依據(jù)元素受激發(fā)產(chǎn)生的特征譜線，不同元素的特征譜線均不相同，因此，只需要對(duì)所測(cè)樣品進(jìn)行一次激發(fā)，其所含元素便均會(huì)產(chǎn)生互補(bǔ)相同的特征譜線，接收并分析這些特征譜線就能同時(shí)對(duì)樣品所含各元素進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。

采用發(fā)射光譜法測(cè)定樣品元素，樣品是固體或液體并不影響測(cè)定的準(zhǔn)確性，并且，也不需要對(duì)樣品首先進(jìn)行化學(xué)處理，既能使得測(cè)定工作更加方便，也能有效節(jié)約測(cè)定工作所需時(shí)間。

與化學(xué)方法測(cè)定地質(zhì)樣品所含元素相比，發(fā)射光譜法在測(cè)定準(zhǔn)確性方面也存在明顯優(yōu)勢(shì)。首先，化學(xué)方法對(duì)于化學(xué)性質(zhì)比較接近的元素缺乏有效的分離與測(cè)定方法，化學(xué)性質(zhì)相近元素的特征光譜差別則十分明顯，這也為發(fā)射光譜法的準(zhǔn)確測(cè)定提供了極其有利的條件。此外，發(fā)射光譜法測(cè)定樣品所含元素也更加靈敏，各元素的檢出限相對(duì)較低，特別是電感耦合等離子體的應(yīng)用，更是大大降低了檢出限。

與測(cè)定樣品所含元素的各傳統(tǒng)方法相比，發(fā)射光譜法在測(cè)定過程中對(duì)樣品節(jié)約的效果也是十分明顯的。一方面是由于發(fā)射光譜法測(cè)定樣品所含元素可對(duì)多種元素實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定，不需要單獨(dú)取樣測(cè)定；另一方面由于發(fā)射光譜法對(duì)元素的測(cè)定十分靈敏，其檢出元素所需樣品量也相對(duì)較小。

3.2 發(fā)射光譜法的缺點(diǎn)

放射光譜法測(cè)定樣品所含元素只能用來判斷元素的是否存在，而不能像物相分析法一樣，測(cè)定出元素形態(tài)與結(jié)構(gòu)。

發(fā)射光譜法用于元素測(cè)定，當(dāng)樣品所含元素量較低時(shí)其效果與優(yōu)勢(shì)較為明顯，當(dāng)樣品中元素含量較高時(shí)其測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到較大影響。

元素的特征譜線是發(fā)射光譜法測(cè)定樣品所含元素的重要依據(jù)，一旦元素的特征譜線靈敏度不佳，將對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大影響。由于大多數(shù)非金屬元素的特征譜線不佳，因此，發(fā)射光譜法在測(cè)定非金屬元素方面的應(yīng)用受到了較大的限制。此外，能影響元素特征譜線的因素較多，特別是試樣組分對(duì)其有著較大影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)要加強(qiáng)對(duì)樣品組分的重視程度。

二、發(fā)射光譜同時(shí)測(cè)定銀錫

表1.發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫的檢出限結(jié)果

表2.采用發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫的準(zhǔn)確度

隨著物理化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于地質(zhì)樣品中銀錫元素測(cè)定的精確度要求也越來越嚴(yán)格。目前，國土資源地質(zhì)調(diào)查工作要求，對(duì)于地質(zhì)樣品中含量在0.02ug/g以上的銀元素，含量在0.5ug/g以上的錫元素均能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法是銀錫元素的常用測(cè)定方法，其中，發(fā)射光譜法憑借其測(cè)定方便迅速、準(zhǔn)確性可靠性好等特點(diǎn)成為了地質(zhì)樣品中銀錫測(cè)定的最主要方法，下文所述銀錫元素的測(cè)定方法均是針對(duì)發(fā)射光譜法而言[1]。

1、測(cè)定儀器與藥品介紹

1.1 測(cè)定儀器選擇

為準(zhǔn)確測(cè)得銀錫元素原子所發(fā)射光譜，測(cè)定工作選用WP-1型一米光柵攝譜儀，此攝譜儀的光柵刻線密度為1200條/mm，閃耀波長與中心波長均為300nm，色散率為0.8nm/mm，狹縫長度為7um，中間光欄規(guī)格為3.0mm×10mm，此外，還采用一級(jí)光譜與三透鏡照明系統(tǒng)。

電弧發(fā)生器選用額定電壓為220V，額定電流為14A，曝光時(shí)間為25s的WJD型交直流電弧發(fā)生器。此外，電弧發(fā)生器的上電極應(yīng)選用直徑是6毫米尖錐形光譜純石墨電極，下電極則應(yīng)選用帶頸光譜純石墨電極，電極規(guī)格為3.0mm×4.0mm×0.7mm。

其它主要測(cè)定儀器選擇如下：感光板選用天津光譜干板；顯影液選用天津光譜干板配方，并將顯影溫度設(shè)為20℃，顯影時(shí)間設(shè)為90s；定影液也采用津光譜干板配方，定影時(shí)間設(shè)為10至15分鐘，并要求水洗至呈透明狀，再使用紅外燈進(jìn)行烘干；測(cè)光儀選用GBZ-Ⅱ光譜相板測(cè)光儀，規(guī)格要求高度4至8mm，狹縫寬度為20um。

1.2 測(cè)定藥品配制

緩沖液是最主要的測(cè)定藥品之一，其在測(cè)定工作中起著燒弧過程中排除其它化學(xué)元素干擾，提高線背比，提高發(fā)射光譜法測(cè)定準(zhǔn)確度與靈敏度的作用。采用發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫是應(yīng)選用氯化鉀和硝酸鉀飽和溶液作為緩沖液，飽和溶液中氯化鉀與硝酸鉀濃度均為0.25g/ml，用量為200ml。

測(cè)定需要地質(zhì)樣品50mg，并將其裝入電弧發(fā)生器的電極中，再滴入氯化鉀與硝酸鉀的飽和溶液，經(jīng)過紅外燈烘干后再進(jìn)行攝譜。

2、測(cè)定方法與步驟設(shè)計(jì)

進(jìn)行銀錫測(cè)定前首先要制作測(cè)定樣品。先將電極中的樣品取出，以樣品50mg與0.02ug銀，50mg樣品與1.0ug錫的比例進(jìn)行測(cè)量樣品的制備，測(cè)量樣品需要制備20個(gè)。采用電弧發(fā)生器激發(fā)銀錫的原子或離子，使其產(chǎn)生特征光譜，利用光譜儀接收特征光譜并進(jìn)行記錄。

2、測(cè)定結(jié)果與數(shù)據(jù)討論

采用發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫的檢出限結(jié)果如表1所示

根據(jù)特征光譜法所測(cè)得的銀錫所發(fā)出的特征光譜進(jìn)行分析，分別計(jì)算出銀和錫的標(biāo)準(zhǔn)偏差、算檢出限以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。通過對(duì)特征光譜的分析與計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，采用發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中所含銀和錫的檢出限符合國土資源地質(zhì)調(diào)查工作要求。

采用發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫的準(zhǔn)確度如表2所示

根據(jù)表2可以看出，對(duì)國家一二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)水系沉積物巖石土壤樣品的測(cè)定結(jié)果，測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，表明采用發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫的準(zhǔn)確度較高。此外，發(fā)射光譜法測(cè)定銀的精確度為15.2%-17.9%。測(cè)定系的精確度為12.5%-15.2%。

三、發(fā)射光譜法對(duì)地質(zhì)樣品中銀錫同時(shí)測(cè)定的注意點(diǎn)

盡管利用發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中的銀和錫具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是其測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性仍會(huì)受到一些因素的影響，此外，發(fā)射光譜法也不能滿足一些具有特殊要求的銀錫測(cè)定。因此，為了提高發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品中銀錫的效果，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。

1、放射光譜法只能測(cè)定與判斷地質(zhì)樣品中銀錫元素的存在，并不能分析出銀錫的存在狀態(tài)與存在形式。實(shí)際工作中如需對(duì)其存在狀態(tài)與存在形式進(jìn)行測(cè)定，應(yīng)選擇物相分析法等其它測(cè)定方法。

2、節(jié)約測(cè)量樣品用量是發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫工作的顯著優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際測(cè)定時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制樣品用量。此外由于銀錫特征光譜受樣品組分影響，也應(yīng)注意控制樣品組分。

3、是否采用發(fā)射光譜法對(duì)地質(zhì)樣品所含銀錫進(jìn)行測(cè)定需要考慮銀錫的含量。由于發(fā)射光譜法測(cè)定銀錫時(shí)檢出限極低，并且，在銀錫元素含量較高時(shí)，發(fā)射光譜法測(cè)定效果反而不佳，因此，在地質(zhì)樣品銀錫含量較小的情況下選擇發(fā)射光譜法比較合適[2]。

結(jié)束語：

1、發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品所含銀錫元素在便捷性與準(zhǔn)確性方面，較傳統(tǒng)化學(xué)方法有著巨大優(yōu)勢(shì)，實(shí)際工作中可加以推廣。

2、發(fā)射光譜法測(cè)定地質(zhì)樣品所含銀錫元素仍受樣品組分等一些關(guān)鍵因素的影響，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)其研究，提高其適用性。

[1]陳忠厚.發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定地質(zhì)樣品中的銀錫[j].有色礦冶，2008（6）：57-58

[2]胡憲.淺析發(fā)射光譜法對(duì)地質(zhì)樣品中銀錫的同時(shí)測(cè)定[j].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（5）：43-44