羅明標，董云雅，康長安，2，李咸宇，王為民

（1.東華理工大學 核資源與環(huán)境國家重點實驗室，江西 南昌 330013；2.江西省環(huán)境監(jiān)測中心站，江西 南昌 330039）

為實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標，核電發(fā)展迎來了黃金時期，而鈾是保障核電能源充足供應的重要物質基礎，在國家層面上具有重要的戰(zhàn)略意義［1-3］。除此之外，依據其放射性，鈾被廣泛應用于醫(yī)療放射治療、農業(yè)輻照育種、工業(yè)地質勘探等多個領域［4］。

目前，鈾資源主要來源于地殼礦石的開采。鈾在陸地上的儲量僅為2×106噸，且分布不均衡，主要集中于澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦等10 個國家［5］。我國鈾資源相對較為豐富，已探明的陸地鈾資源儲量約24 萬噸，占全球儲量的4%左右，但鈾礦的鈾品位較低，通常為0.05～1%，比世界平均水平低0.35‰［6］，礦床主要集中于贛、湘、粵、桂、新等省區(qū)［7］。

鈾是一種變價鈾系及錒鈾系元素，化學性質活潑，價態(tài)復雜，有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ價，主要以U（Ⅳ）和U（Ⅵ）的形式［8-9］存在。U（Ⅳ）易沉淀，常見于瀝青鈾礦和晶質鈾礦，U（Ⅵ）易遷移，主要存在于次生鈾礦中。鈾價態(tài)反映了鈾礦化的理化環(huán)境，也是地浸開采時選擇氧化劑類型及濃度的重要指標［10-11］。分析鈾的價態(tài)對于了解鈾的賦存狀態(tài)、遷移、富集及成礦規(guī)律都具有重大意義。但由于鈾價態(tài)易變化，測試難度較大，使得有關鈾價態(tài)的研究較少，隨著儀器設備的研發(fā)改進，在價態(tài)測定方面取得了重大進展。

精確測定的關鍵在于操作過程中鈾價態(tài)不發(fā)生變化。用于鈾價態(tài)的測定方法主要有：滴定法、分光光度法、極譜法、循環(huán)伏安法、X 射線光電子能譜法、X 射線近邊吸收結構譜法、漫反射光譜法和電子能量損失譜法，依據樣品是否需要進行化學前處理，使價態(tài)分離，將這些方法劃分為分離測定法和直接測定法兩大類。

1 分離測定法

分離測定法指使用試劑溶解樣品，分離和提取價態(tài)，借助多種技術對液體試樣中不同價態(tài)的鈾進行定性定量分析。許多經驗豐富的分析工作者從事分離測定的研究，并不斷對方法進行改進。常用的分離測定法主要有滴定法、分光光度法和極譜法。

1.1 滴定法

根據化學性質的不同，使用溶礦體系對不同價態(tài)的鈾進行提取分離，再利用滴定劑與鈾的氧化還原反應測定含量。測定鈾的常用滴定法為釩酸銨滴定法。釩酸銨具有氧化性，在磷酸介質中與分離出的U（Ⅳ）反應，利用消耗的釩酸銨的量計算樣品中U（Ⅳ）的含量，對于U（Ⅵ）的測定，需使用還原劑（例如FeSO4、TiCl3或SnCl2）將其還原為四價，再用滴定法測定，或者已知總鈾和U（Ⅳ）的含量，通過差減法確定。該方法簡便、快速、準確度高，適用于礦石中0.05%～2.0%鈾的測定，主要方程式［12］如下：

采用滴定法測定礦石中鈾價態(tài)的研究成果較多。沈珠琴［13］建立了一種經典的方法，測定礦石中鈾價態(tài)，流程圖如圖1 所示，其原理為：在高濃度的鄰菲羅林、硫酸羥胺和無水碳酸鈉保護劑下，使用濃HF 于40℃分解礦石樣品，U（Ⅵ）形成UO2F2穩(wěn)定存在于溶液中，U（Ⅳ）在共沉淀劑ThF4的載帶作用下立刻以UF4沉淀的形式析出，過濾分離出不同價態(tài)的鈾，采用亞鈦還原-釩酸銨滴定法對鈾進行測定。該方法抗干擾能力強，Cu、V、W、Mo、Sn、Bi、As、Pb、S、Fe2+、Fe3+、Ti和Mn等干擾元素對測定結果的影響甚小，檢出限為0.7μg/g，可測定含量在（2×10-6）～10-1g/g 范圍內的U（Ⅳ）和U（Ⅵ），能基本滿足鈾礦地質當時對價態(tài)鈾測定的需求。

圖1 鈾價態(tài)經典分析方法流程示意圖Fig.1 Flow chart of classical uranium valence analysis method

為滿足對不同樣品的測定，分析工作者對樣品的前處理方法不斷進行改進。張燮等［14］使用碳酸銨-硫酸羥胺體系于60℃下選擇性溶樣，密閉環(huán)境中，U（Ⅵ）與碳酸鹽形成［UO2（CO3）3］4-存在于溶液中，過濾后使用亞鐵還原-釩酸銨滴定法測定，還探討了溶解體系的選擇、溶樣溫度、時間、碳酸銨濃度和用量對U（Ⅵ）測定的影響，U（Ⅳ）含量則通過采用HF 溶樣形成UF4沉淀，過濾分離后測定，同時測定了不同類型樣品中的總鈾、U（Ⅳ）和U（Ⅵ）含量，相對誤差小于3%，方法準確性高，操作簡單，可滿足鈾含量范圍在0.233%～58.8%之間的鈾礦石樣品的測定。

楊雨山等［15］對鈾尾渣進行了微波預處理，破磨縮分后，采用碳酸銨-尿素體系溶樣，過濾分離后，U（Ⅵ）存在于溶液中，三氯化鈦還原-釩酸銨滴定法測定含量，總鈾含量采用硫酸攪拌浸出后釩酸銨滴定測量，差減法可得U（Ⅳ）含量。該方法可適用于高含量（0.035 8%）鈾尾渣的測定，微波預處理提高了鈾的浸出率，使得測定結果更為精確。

1.2 分光光度法

分光光度法是使用較多的測定低含量及痕量鈾的方法，具有操作簡便，分析速度快等優(yōu)點。采用不同的溶樣體系對U（Ⅳ）和U（Ⅵ）進行提取分離，利用顯色劑（如偶氮胂Ⅲ、5-Br-PADAP）與U（Ⅵ）反應生成靈敏度較高的有色絡合物，在特定波長或一定光區(qū)范圍內有明顯的特征吸收，依據朗伯-比爾定律，使用標準曲線確定U（Ⅵ）含量，U（Ⅳ）含量可通過總鈾含量與六價鈾含量的差減獲得。適用于礦石中鈾含量范圍在0.000 1%～0.n%內的測定。

汪君等［16］優(yōu)化了礦石中鈾價態(tài)的測定方法，使用（NH4）2CO3-硫酸羥胺體系于65℃條件下溶解礦石，過濾分離后得到含U（Ⅵ）溶液和含U（Ⅳ）的沉淀，在溶液中加入濃鹽酸、王水，加熱至白煙冒盡，沉淀用復合銨鹽溶解，低含量樣品（≤100 μg/g）采用強堿性陰離子交換樹脂分離富集，參照行業(yè)標準EJ 349.2—87 法測定不同價態(tài)的鈾含量。通過測定不同波長下的鈾含量，得出U（Ⅵ）在總鈾中所占比例與560 nm 和584 nm 波長下測得的吸光度比值一致，可大大簡化分析步驟，提高效率。

Elgendy 等［17］合成了磺胺醋酰偶氮染料衍生物（APDB）顯色劑，建立了新的測U（Ⅵ）的分光光度法，即分別采用濃酸處理獨居石樣品，浸出U（Ⅵ），過濾，于含U（Ⅵ）濾液中加入APDB，形成絡合物，在500 nm 波長處測定。U（Ⅵ）-APDB 絡合物在5～80 μg/mL 濃度范圍內與吸光度呈線性關系。此外，為提高絡合物形成的靈敏度，向含U（Ⅵ）樣品中加入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨。該方法簡單快速，選擇性好，檢出限為0.891 0 g/mL，相對標準偏差為0.899%，可用于工業(yè)、生物和植物樣品中微量U（Ⅵ）的測定。

1.3 極譜法

極譜法是通過電解過程，利用物質在滴汞電極或其他表面能進行周期性更新的液體電極上發(fā)生氧化還原反應，得到電流-電位曲線，屬于伏安法的特例［18］，具有選擇性高、靈敏度好等優(yōu)點。當電流等于極限擴散電流的一半時所對應的電位稱之為半波電位，每種物質都有特定的半波電位，例如U（Ⅵ）的半波電位在?0.2 V 附近［19］，可用于鈾價態(tài)分析的定性依據。

勃斯特等［20］建立了準確測定鈾礦石中U（Ⅳ）、U（Ⅵ）的方法，使用冷的正磷酸溶樣，浸出U（Ⅵ），通氮氣防止空氣氧化，用配備了滴汞電極的差示脈沖極譜儀不經過濾就可測定混合液中U（Ⅵ），記錄極譜圖，在?0.16 V 處得到U（Ⅵ）的還原半波電位。峰值用標準加入法定量分析，方法檢出限為100 μg/L U（Ⅵ），總鈾則采用硝酸鹽催化還原法進行極譜測定，檢出限為10 μg/L U（Ⅵ）。結果顯示，對于13 種樣品的分析，極譜法測量的相對誤差為±3%，可用于分析不同巖石、礦石以及有機質中的鈾價態(tài)。

分離測定法測定鈾價態(tài)時，價態(tài)產生變化主要發(fā)生在樣品分解過程中，因此為克服試劑影響和空氣氧化，歸納起來主要有以下3 種措施：第一，在密閉和充滿惰性氣氛容器中進行試樣分解；第二，在溶樣體系中加入高濃度保護劑（如硫酸羥胺和鄰菲羅林），硫酸羥胺具有還原性，可還原干擾離子Fe3+，濃度為0.2%則可防止溶樣過程中氧氣和Fe3+對U（Ⅳ）的氧化，而鄰菲羅林可與亞鐵形成穩(wěn)定絡合物，防止U（Ⅵ）被還原；第三，從溶樣到價態(tài)分離全過程所用時間不超過3 min，通過縮短與空氣接觸時間可減少對U（Ⅳ）的氧化作用。由于缺少鈾價態(tài)標準物質和標準方法，鈾價態(tài)的測定受試劑影響和空氣氧化的評判難以進行，目前文獻所評判的相對標準偏差只是針對鈾含量的測定。滴定法通常適用于鈾含量大于0.0x%的樣品，其相對標準偏差小于4%，分光光度法和極譜法適合于鈾含量更低一點的樣品，其相對標準偏差小于3%［21-23］。

2 直接測定法

直接測定指在不對樣品的鈾價態(tài)進行分離，使用電化學技術、X 射線、紅外等技術結合儀器對材料進行檢測的技術。對于鈾價態(tài)的分析，常用的直接測定法有循環(huán)伏安法、X 射線光電子能譜、X 射線吸收近邊結構光譜、漫反射光譜和電子能量損失譜等。

2.1 循環(huán)伏安法

循環(huán)伏安（CV）法是電化學方法中的常用技術，具有靈敏度高、成本低、用樣少等優(yōu)點，對于價態(tài)的測定，不需對待測物進行價態(tài)分離，常用于探究物質的氧化還原機制。將線性掃描電壓施加于電極上，隨時間進行三角波形持續(xù)掃描，電勢使電極上交替發(fā)生還原氧化反應，得到電流-電勢曲線［24］。鈾價態(tài)發(fā)生變化時，會在CV 譜圖中出現(xiàn)明顯的還原/氧化峰。使用不同的掃描速度進行掃描，利用電勢公式（1）繪制電勢與掃描速度之間的關系圖，計算出電子轉移數，根據能斯特方程，即可確定該峰位下價態(tài)發(fā)生了怎樣變化［25］。對于氧化反應，峰電位在0.09～0.10 V 附近表示為U（Ⅴ）向U（Ⅵ）的氧化，0.40～0.42 V 附近顯示為U（Ⅳ）向U（Ⅵ）的氧化；對于還原反應，顯示在?0.26～?0.20 V 的峰表示U（Ⅵ）向U（Ⅴ）的還原，U（Ⅴ）可進一步歧化為U（Ⅳ）和U（Ⅵ）［25-26］。

電勢公式為：

式中：當為不可逆時，α=0.5；n—電子轉移數，個；V—掃描速度，mv·s-1；Ep—電勢，eV；F—法拉第常數，F(xiàn)=96 485 C·mol-1；R—理想氣體常數，R=8.314 J·mol-1·K-1；T—開氏溫度，K；E0—標準電動勢，V；K0—一個標準大氣壓下電池反應時的平衡常數，I。

張慧等［27］以Pt電極為工作電極，鉑絲為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，測試了固液比為1 g/L 鈾酰離子-黃鐵礦的CV 曲線，采用了循環(huán)伏安法研究了黃鐵礦與U（Ⅵ）體系中鈾價態(tài)的變化，此外，還探究了腐殖酸（HA）和氧化亞鐵硫桿菌（TF）對黃鐵礦還原U（Ⅵ）的影響，該方法從分子、電子層面上解釋了鈾與黃鐵礦共生的現(xiàn)象，通過分析U（Ⅵ）的還原情況，為成礦理論提供參考依據。Yuan等［28］配制了pH 值為3.4的鈾酰離子溶液，使用循環(huán)伏安法研究了磁鐵礦電極電還原U（Ⅵ）的途徑，證實了U（Ⅵ）在礦物表面可發(fā)生單電子還原，轉化為U（Ⅴ），為研究礦石表面鈾價態(tài)的還原機制提供參考。

2.2 X 射線光電子能譜

元素所處化學環(huán)境不同，將導致內層電子的軌道結合能不同，以及元素的光電子譜雙峰間的距離發(fā)生變化，是判定化學狀態(tài)的重要依據。X 射線光電子能譜（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）是基于愛因斯坦光電定律［29］，一種高靈敏超微量表面分析技術，常在惰性氣氛環(huán)境中對礦石樣品進行切薄片處理，然后轉移到XPS 光譜儀的真空樣品室進行分析，也可以采用常規(guī)進樣，但需結合Ar 離子束刻蝕除去表層后再進行XPS 分析。XPS 測定的絕對靈敏度可達10-18g，能準確測量原子內層電子結合能及其化學位移。因礦石中鈾含量較低，測定價態(tài)時只需測選定區(qū)域，在測定微區(qū)內其測定結果具有代表性。在實際工作中，常對同一樣品進行多個區(qū)域的測定，判斷是否具有顯著性差異。利用XPS 進行光電子峰分析，計算機采集數據，使用曲線擬合程序以結合能為橫坐標，強度為縱坐標擬合譜圖，分峰解譜。根據峰位定性分析價態(tài)，峰強可實現(xiàn)半定量分析。

對于鈾價態(tài)的分析，主要以4f軌道為主，U 4f主峰高結合能側的衛(wèi)星峰位置是區(qū)分鈾不同價態(tài)的關鍵。許多文獻對不同鈾氧化物進行了XPS 分析，U 4f 及其衛(wèi)星峰有關參數如表1所示。UO2的U 4f5/2衛(wèi)星峰在高能端6.8 eV 處存在，而UO3的衛(wèi)星峰處于10.0 eV 處，且四價鈾與六價鈾的峰面積之比約為1：1.9，通常認為U3O8為UO2和UO3組成的復合物，其衛(wèi)星峰位于7.0 eV 和10.2 eV 處［30］。U2O5與UO2和UO3化學位移的差值分別為1 eV 和0.2 eV。鈾元素的兩個自旋分裂軌道（4f5/2和4f7/2）結合能差值固定為10.8 eV，可作為標準參照物。

表1 不同鈾氧化物的U 4f 及其衛(wèi)星峰有關參數（數據來源于參考文獻［31］和［32］）Table 1 U 4f and its satellite peak parameters for different uranium oxides (Data come from references [31]and [32]）

在雙目鏡下分選出純度較高的礦石樣品，將樣品顆粒固定于XPS 靶臺上直接進行元素含量及價態(tài)測試。郭建等［33］使用XPS 對晶質鈾礦顆粒進行價態(tài)測定，實現(xiàn)了變價鈾的微區(qū)原位分析，同時還根據鈾價態(tài)的比例關系估算了晶質鈾礦中U（Ⅵ）/ U（Ⅳ）巖漿氧逸度。Praveena 等［34］合成了改性鈉硼硅酸鹽玻璃，將不同量的UO3（2、4、6、8 mol%）添加到玻璃中，使用XPS 研究了改性玻璃中鈾的價態(tài)，同時還借助X 射線吸收光譜揭示了鈾的配位數，該方法可為玻璃固化核燃料廢物分析鈾的價態(tài)提供參考方案。

2.3 X 射線吸收近邊結構光譜

X 射線吸收近邊結構（Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure，XANES）指元素在吸收邊前至高能（邊后）側約50 eV 區(qū)域內出現(xiàn)強的吸收特性，產生強震蕩吸收峰［35］，該區(qū)域可提供物質的電子結構，如氧化態(tài)、共價鍵等信息［36］。每種元素都有特征吸收邊，且價態(tài)不同，XANES 吸收邊能量也不同，元素價態(tài)每增加1，吸收邊也向高能側移動2～3 eV。從U（IV）到U（VI），吸收邊能量移動約為4 eV。XANES 譜第一強峰（白線峰）的峰位隨價態(tài)變化而移動，對鈾元素不同價態(tài)的定性分析，可通過白線峰的峰位來實現(xiàn)，定量分析的常用方法為標樣線性擬合和主成分分析。XANES 光譜法對樣品性質不產生損壞，可直接分析，具有采集時間短，快速鑒別元素，吸收信號清晰，對元素價態(tài)敏感等特點。

Yamamoto 等［37］采集了鈾礦附近沉積巖中鈾濃度范圍為0.96～124 mg/kg 的7 個樣品，破磨為顆粒，以硝酸鈾酰為參考樣品，使用XANES 光譜聯(lián)合勞厄彎晶分析儀（BCLA）分析了樣品中鈾價態(tài)，BCLA 可使XANES 光譜信噪比提高2.9～17 倍，可在10%誤差范圍內確定鈾的氧化態(tài)，可用于測定鈾濃度較低的天然樣品鈾價態(tài)。Cumberland 等［38］鉆取了澳大利亞Mugla Rock 礦區(qū)富含鈾的褐煤（含黃鐵礦）樣品，將選取的碎片樣品包裹在環(huán)氧樹脂中隔絕空氣保存，切成薄片，使用同步輻射X 射線熒光顯微鏡-XANES 研究了黃鐵礦影響下的鈾價態(tài)和分布，同時使用XAS 分析軟件處理和歸一化XANES 光譜，用于線性擬合分析多種鈾礦物中鈾的氧化狀態(tài)，該方法用于鈾濃度范圍約為0.3～0.5 wt%時效果顯著，可用于了解工業(yè)采礦和尾礦中鈾的穩(wěn)定性。

2.4 漫反射光譜法

漫反射譜光譜（Diffuse Reflection Spectrum，DRS）是指光線投射到粗糙表面后，向各方向反射，漫反射率隨入射光波長而變化的譜圖［39］，是研究錒系元素在固相中形成不同物種的有用技術。不同價態(tài)的鈾因其所表現(xiàn)的能級躍遷吸收不同，而在紫外—可見—近紅外區(qū)表現(xiàn)出不同的漫反射光譜。U（Ⅳ）的最外層f電子構型為5f2，在可見光和紅外光譜范圍內會產生尖銳的零聲子線和振動吸收；U（Ⅴ）為5f1，僅限于近紅外區(qū)域發(fā)生電子躍遷；U（Ⅵ）沒有5f電子，只能在藍色和近紫外光譜中的寬電荷轉移帶區(qū)域觀察到電子躍遷［40］?？筛鶕煌瑑r態(tài)對不同波長光的吸收不同，繪制以吸收率或反射率為縱坐標，波長為橫坐標的漫反射光譜圖。通過判斷不同波長范圍內的吸收帶定性鈾的價態(tài)，含量可用峰值高低定量分析。

Finnie 等［41］建立了一種研究摻雜f0釷和鈣的鈦鈾礦結構中鈾價態(tài)的方法。通過醇鹽和硝酸鹽制備樣品后，高溫燒結，切割拋光，直接使用近紅外漫反射光譜研究樣品表面鈾價態(tài)，證實了在鈦鈾礦結構樣品中鈾以U（Ⅴ）和U（Ⅳ）形式存在，該工作可為研究固化了高放廢物的基質中的鈾價態(tài)提供參考。Lu 等［40］在去離子水中混合了等摩爾的硝酸鈾酰和硝酸鏑/鈥，于氬氣環(huán)境中燒結，制備了與核燃料有密切關系的LnUO4（Ln=Dy 和Ho）化合物，使用紫外—可見和近紅外區(qū)的漫反射光譜研究了LnUO4中鈾價態(tài)，結合XPS 技術進一步驗證了U（Ⅴ）的存在，對研究乏燃料管理具有參考作用。

2.5 電子能量損失譜法

電子能量損失譜（Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS）利用入射電子束在試樣上發(fā)生非彈性碰撞，導致能量損失，通過測量電子能量損失可反映出樣品諸多信息，例如元素的價態(tài)。EELS 相對于X 射線吸收光譜分辨率不高，配備掃描透射電鏡（STEM）后可在原子尺度上實現(xiàn)對樣品化學價態(tài)的直接分析表征［42］。通過軟件分峰擬合，以電子能量損失為橫坐標，電子強度分布為縱坐標繪制譜圖［43］?？筛鶕卣鞣宓奈灰贫ㄐ苑治鰞r態(tài)，在定量分析之前，需去除背底，提取峰信號，根據能量損失峰的積分強度，采用計算模型軟件定量分析。

鈾的特征峰有96.3 eV（O4，5）、738 eV（N4，5）、3552 eV（M4，5）、380.7 eV（N6，7）等［44］。以M4，5峰為例，在EELS 譜中，U 元素的分支比定義為M5峰的積分強度與M4和M5峰積分強度之和的比值，即B=I（M5）/（I（M4）+I（M5）），且隨著5f軌道的電子占有率而增大，U（VI）、U（V）和U（IV）的電子占有率分別為0、1 和2，可根據此關系確定異質樣品的U價態(tài)［45］。EELS 主要可探測到O4，5和N4，5這兩個特征峰。O4，5峰表征了鈾5f 電子態(tài)的信息，但不易區(qū)分O4（5d3/2）和O5（5d5/2）峰；N4，5（4d→4f）由N5（4d5/2）和N4（4d3/2）這兩個分離的峰構成，對環(huán)境變化敏感，利用N4和N5峰強度的比值可以研究5f 電子占據情況和鑒別鈾的化學狀態(tài)［44］。鈾的氧化會導致峰發(fā)生位移，且氧化物不同，位移量也不同。

Colella 等［46］建立了一種測定含鈾褐鐵礦中鈾價態(tài)的方法。合成和采集了UO2含量范圍在17.69～54.61 wt%之間的褐鐵礦樣品，濕磨干燥后，粉碎成細粉，21 Mpa 壓力下高溫壓制，采用透射電子顯微鏡-電子能量損失譜、XPS 技術相結合的方法，以鈾標準樣品為參照，校準EELS 光譜鈾的分支比與電子數，于液氮溫度下測定樣品，研究了樣品中的鈾價態(tài)，同時還擬合了分支比和電子數之間的經驗關系式。該方法可探測樣品不同區(qū)域的鈾價態(tài)，也適用于在高空間分辨率下直接研究水介質表面鈾價態(tài)的變化。Pan 等［45］建立了一種探究磁鐵礦還原U（Ⅵ）生成UO2機制的方法。通過沉淀法合成磁鐵礦，將U（Ⅵ）改性到磁鐵礦懸浮液中，通過Nd 磁鐵將磁鐵礦從水相中分離，使用TEM-EELS 在液氮溫度下分析了各種U-磁鐵礦樣品，通過計算鈾的分支比，實現(xiàn)了U 價態(tài)的空間分辨測量，研究了磁鐵礦還原U（Ⅵ）生成UO2的機制，通過在近原子尺度上考慮鈾的還原礦化，為進一步研究礦物-水界面的還原誘導結晶開辟了領域。

XPS 和XANES 既適用于微區(qū)原位的礦物和含鈾材料，也適用于礦石粉末中鈾價態(tài)的測定；DRS適用于礦石表面鈾價態(tài)的微區(qū)原位分析；EELS更適合分析礦石粉末。對于微區(qū)原位分析常進行切片法制樣，粉末樣品采用壓片法制成薄片。切片法在手套箱中對礦物進行切片處理，采用Ar離子束刻蝕除去表面氧化物；若采用壓片法制樣，需在手套箱中將樣品顆粒經瑪瑙研缽研磨，露出新鮮表面，以消除樣品長時間暴露在空氣中被氧化的影響。

3 結論

1）歸納總結了鈾價態(tài)的分析方法，按照是否對價態(tài)進行分離，將方法歸為兩大類，即分離測定法和直接測定法，分析了方法的研究進展。

2）分離測定法分析鈾價態(tài)需要對樣品進行化學前處理，在對價態(tài)鈾進行分離操作的過程中，鈾價態(tài)還是很難避免會受到空氣的氧化及試劑的影響，因此常在溶樣體系中加入高濃度保護劑使價態(tài)保持不變。然而，溶液中鈾的不同價態(tài)總是處于動態(tài)平衡狀態(tài)，測定其中一種價態(tài)，其他價態(tài)會發(fā)生改變。

3）直接測定法無需對樣品進行化學前處理，可有效避免傳統(tǒng)化學實驗中氧化還原反應產生的誤差，只需進行簡單的制樣，相對速度較快，實現(xiàn)變價鈾元素的微區(qū)原位分析。開發(fā)新型無氧、原位、便攜、可用于現(xiàn)場測定鈾價態(tài)的儀器是人們所期待的主要發(fā)展方向。