對(duì)平面光柵攝譜儀測(cè)定鎢制品中微量鋯研究

王家榕

摘 要：鎢制品是生產(chǎn)各類產(chǎn)品所需的基本原料，其種類有許多種，通過(guò)在生產(chǎn)中添加鎢有助于提高制品的性能。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在鎢制品中添加適量的鋯能夠引起6%的相變體積變化。由此可見(jiàn)，微量鋯對(duì)鎢制品的質(zhì)量有較大的影響。本篇文章基于此，探討采用平面光柵攝譜儀測(cè)定鎢制品中的微量鋯，首先簡(jiǎn)要分析測(cè)定鎢制品中微量鋯的意義，然后提出試驗(yàn)準(zhǔn)備，最后分析測(cè)定結(jié)果。希望本文的研究能夠?yàn)樽x者提供有益參考。

關(guān)鍵詞：鎢制品;微量高;平面光柵攝譜儀

前言：平面光柵攝譜儀是利用平面光柵作為色散元件的攝譜儀，相比起棱鏡攝譜儀，前者的分辨能力更高，確保觀測(cè)過(guò)程保持均勻色散，通過(guò)光柵閃耀，可以將輻射集中在某一光譜區(qū)內(nèi)，正是這一優(yōu)勢(shì)在測(cè)定領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1測(cè)定鎢制品中微量鋯的意義

將鎢制品（鎢粉末、鎢酸鹽類）摻入產(chǎn)品生產(chǎn)中，能夠提高該產(chǎn)品的熔點(diǎn)、密度和硬度，從而呈現(xiàn)較好的抗中子輻射能力，具有極強(qiáng)的耐腐蝕性。正是這一特性，使得鎢制品廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能等高精尖領(lǐng)域。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在鎢制品中摻入二氧化鋯，因相變?cè)斐审w積變化為6%左右，繼而讓鎢制品呈現(xiàn)裂紋、空隙，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的加工性能和質(zhì)量。當(dāng)前針對(duì)鎢制品中微量鋯的測(cè)定方法，主要為二甲酚橙分光光度法，這一測(cè)定方法流程過(guò)于繁瑣冗長(zhǎng)，并且要求試驗(yàn)人員掌握一定的操作技能。為了解決測(cè)定效率，要求人們找尋更高效率的方法。

攝譜法是廣泛應(yīng)用于合金、機(jī)械、化工領(lǐng)域的檢測(cè)方式，優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、分析效率高，因此采用平面光柵攝譜儀測(cè)定鎢制品的微量鋯，為測(cè)定鎢制品中微量鋯提供更高效率的方法[1]。

2試驗(yàn)操作

2.1試驗(yàn)儀器、試劑準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)所采用的平面光柵攝譜儀型號(hào)為WPP-2，上、下電極分別是錐形和杯形（3.5mm×8mm），投影儀與微光測(cè)度計(jì)分別為8W、9W，采用紫外Ⅱ型感光板。

緩沖液由氧化鎵、碳酸鋰、碳粉按照相應(yīng)比例調(diào)配而成。顯影液按照52g的無(wú)水亞硫酸鈉、2g的米吐?tīng)柤铀芙?，獲取1L的液體，此為A液;將40g的無(wú)水碳酸鈉、2g的溴化鉀，采用A液的制作方式和配置劑量，獲得B液;最后將A、B液以相同體積混勻。定影液，一共制取1L的計(jì)量，硫酸鈉、無(wú)水亞硫酸鈉、冰乙酸、硼酸、鉀明礬分別取250g、15g、15ml、7.5g、15g，將以上材料倒入1L的水內(nèi)稀釋，搖勻后使用。

采用三氧化鎢作為測(cè)試樣品的基本基體，滴加100mg？L-1二氧化鋯溶液混勻，從而得到相應(yīng)的鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在將此溶液烘干，放入馬弗爐灼燒加熱，溫度達(dá)到750℃，保持1h的操作實(shí)踐。上述環(huán)節(jié)完成后，在將三氧化鎢倒入瑪瑙缽研磨，最后填入試劑瓶封存。

2.2測(cè)定儀器的運(yùn)行條件

首先是平面光柵攝譜儀，將鋯分析線設(shè)置為327.3nm，采用三透鏡照明系統(tǒng)，保留6μm的，中間光欄設(shè)置為3.2mm。采用陽(yáng)極作為激發(fā)光源，高頻引弧、直流電弧作為主要工作光源。設(shè)備的開(kāi)路電壓設(shè)置為350V，保持3mm的極距。曝光時(shí)間應(yīng)保持7s的預(yù)燃時(shí)間，起弧電流為6A，當(dāng)提升至13.5A的起弧電流后，曝光時(shí)間要提升至12s。為了保證良好的顯影效果，要求A、B液的工作溫度保持在18～25℃之間，顯影時(shí)間3～6min，停影1min。當(dāng)定影操作至干板透明后，再利用30min進(jìn)行水洗，最后晾干。測(cè)微光度計(jì)的試驗(yàn)條件，要求狹縫和高度分別為20mm×0.01mm、12mm×2mm[2]。

2.3試驗(yàn)操作

將鎢粉、APT等原料倒入馬弗爐，設(shè)置250～750℃的灼燒溫度，最終形成三氧化鎢。再將其倒入瑪瑙缽研磨，要求達(dá)到相近品粒級(jí)，以2：1的比例將三氧化鎢和緩沖劑混勻。將得到的樣品裝入炭電極小孔激發(fā)，按照同樣條件，將鋯試樣也裝入三氧化鎢的樣品中，然后滴加適量乙醇，以80℃的溫度進(jìn)行烘干。最后按照上述光柵平面攝譜儀的運(yùn)行條件，進(jìn)行攝譜、顯影等操作，以此得到測(cè)量數(shù)據(jù)。

3微量鋯測(cè)定結(jié)果分析

3.1樣品預(yù)處理以及攝譜條件選擇

為了保證樣品轉(zhuǎn)化效果，由低溫向高溫進(jìn)行處理，以此避免直接高溫處理造成APT中的氨揮發(fā)，由此盡可能降低樣品的逸出速率。同時(shí)要關(guān)注樣品的品粒級(jí)，若是粒徑明顯偏大，那么在攝譜操作時(shí)樣品容易濺出，顯影有許多雜線。

攝譜條件選擇，需要注意試驗(yàn)過(guò)程的電流大小，偏大或偏小都影響樣品中微量鋯的激發(fā)。因此要確保曝光電流維持在13.5A的條件，同時(shí)保證鋯分析線高強(qiáng)度、高靈敏度。

3.2分析線選擇以及工作曲線分析

通過(guò)選取的3條分析線339.19nm、327.3nm、235.74nm，前兩條分析線的靈敏度為0.001%，第三條分析線靈敏度為0.1%，綜合分析三條分析線都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯干擾現(xiàn)象，綜合各種試驗(yàn)條件考慮，最終選出327.3nm的分析線。

按照上述條件對(duì)鎢樣品進(jìn)行測(cè)定，其線性范圍在5～1000ug？g-1之間變化。

3.3試驗(yàn)方法精密度分析

按照設(shè)定的試驗(yàn)方法，針對(duì)鎢樣品進(jìn)行10次平行測(cè)定，RSD偏差平均小于6%，所采用的鎢制品有鎢粉、APT、鎢條、鎢酸，因種類不同RSD偏差也不同，偏差最小的鎢樣品種類為鎢酸，RSD偏差為0.59%;RSD偏差最高樣品種類為APT，達(dá)到5.2%。

在樣品回收試驗(yàn)中，采用平面光柵攝譜儀進(jìn)行測(cè)定，與二甲酚橙光度法的測(cè)定結(jié)果一致，在回收率方面有突出的表現(xiàn)，達(dá)到95%以上。

結(jié)論：綜合上述，采用光柵平面攝譜儀測(cè)定鎢制品中的微量鋯，其測(cè)定結(jié)果與傳統(tǒng)方法保持一致，經(jīng)過(guò)10次的平行測(cè)定，RSD偏差平均小于6%。同時(shí)這種測(cè)定方法的成本較小、效率更高，有較大的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭艷秋. ICP-MS、石墨爐原子吸收和攝譜儀測(cè)定金元素含量的對(duì)比研究[D].吉林大學(xué)，2017.

[2]羅六保，張冬梅.平面光柵攝譜儀測(cè)定鎢制品中微量鋯[J].理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2017，53（08）：965-967.