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X射线荧光光谱法测定岩石中铀和钍


X 射线荧光光谱法测定岩石中铀和钍
逯克思 (青海省核工业地质局,青海 西宁 810000)
摘要:青海省柴达木地区分布着寻找砂岩型、花岗岩型等铀矿的有利地区,是以往铀矿地质 工作的重点区域。本文着重阐述柴达木地区岩石中金铀和钍测定。 关键词:X 射线;荧光光谱;定量;铀;钍

X 射线光谱法,是指样品被 X 射线辐照,其原子被激发,而射

出特征的 X 射线,这些特征的 X 射线的能量随元素的不同而变更, 这就构成了定性分析的基础。优越之处在于光谱简单,谱线数目和相 对强度与激发状态无关,与被分析物的化学状态基本无关,属非破坏 性方法,所以在定性、定量与结构分析中广泛应用。青海柴达木地区 分布着寻找砂岩型、花岗岩型等铀矿的有利地区,2009 年青海省某 局开展对柴达木盆地某地区的铀资源调查工作。 本文着重阐述青海省 柴达木盆地某地区花岗岩中铀、钍的测定。 1.基本原理 . 当来自光源的 X 射线光子,使样品内层的电子受到激发,而留 下空穴,外层电子立即跃入空穴,其多余的能量以 X 射线荧光的形 式释放出来,此荧光辐射的波长,比入射辐射的波长更长,由于荧光 波长与被激发元素的性质有关,因此利用荧光波长可以鉴别元素;测 量荧光的强度可以进行元素的定量分析, 与紫外可见区的荧光辐射一 样,荧光强度与产生荧光的物质浓度成比例。 样品中除被测物之外的其他物质, 使荧光强度发生变化的效应称 为基体效应;基体既可以吸收入射辐射,又可以吸收荧光,基体效应 是 X 射线荧光定量分析中的主要误差来源,应加以校正。X 射线光 谱法在铀的分析中占有重要的位置, 射线荧光分析的应用范围不断 X 扩大,已被定为国际标准(ISO)分析方法之一。 2.方法提要 .

样品用压片机制成样片后,可直接在 X 射线荧光光谱仪上测量, 由计算机自动计算结果。 3.仪器设备及试剂 . 3.1X 射线荧光光谱仪。 3.2 压片机 最大工作压力 1000 kN。 3.3 红外灯。 3.4 低压聚乙烯(化学纯) 。 3.5 聚乙烯醇水溶液 P(聚乙烯醇)= 40 g/L。 4.测定步骤 . 4.l 样品制备 称取 2g 试样于瓷坩埚中, 滴加 2 滴聚乙烯醇水溶液(3.5)和 15 mL 去离子水,搅拌均匀,置于红外灯下烘干后,以低压聚乙烯做背衬, 用压片机在 20 t 压力下保持 60 s,压成直径 40 mm,内径 32 mm 的 样片。 4.2 样品测定 4.2.1 选用 W 靶或 Rh 靶做 X 射线激发光源,电压 60 kV,电流 40 mA,真空光路,LiF200 晶体,光栏为 35 mm,细准直器,气流 (90%Ar+10%CH4)为 1 L/h 相对测量方式。 4.2.2 元素测量条件选择见表 6.1。
表 6.1 元素测量条件 . 元素 峰位 窗款 峰位计数 时间/s Rb U Th Pb W 26.535 26.065 27.385 28.180 15.700 20~90 20~85 20~85 20~90 20~80 100 800 100 100 100 高角 本底 34.500 26.205 34.500 34.50 高角本底 技术时间/s 100 400 100 100 低角本底 角度 25.805 25.805 24.400 24.400 计数时 间/s 400 400 100 100

Rh

18.245

20~80

100

4.2.3 仪器漂移校正 为了准确测量, 首先要用纯物质样片放人样品室校准元素的 峰值角度,然后测量监控样品中各元素的强度,两次测量的相对 误差小于 1%,表明仪器已稳定,可进行样品测量。 4.2.4 背景校正采用一点或两点扣背景。计算公式如下: 一点法扣背景公式 I n = I p –Ib 式中:I n——扣除背景的分析线强度; I p——峰值强度; Ib——背景强度。 两点法扣背景公式 I n = I p– 0.5 I a – 0. 5 I b 式中:I n——扣除背景的分析线强度; I p——峰值强度; I a——背景点 a 处背景强度 I b——背景点 b 处背景强度。 4.2.5 谱线重叠校正,谱线重叠校正方程如下: I i = I i〝〞-∑KijIj(i = 1,2) (3) 式中:I i ——为元素 i 的净强度(即扣过背景又扣过谱线重叠) ; I i〝〞——为元素 i 的粗强度(只扣过背景未扣谱线重叠) ; Kij——为干扰元素 j 对元素 i 的重叠干扰系数; Ij——为干扰元素 j 的粗强度。 各元素的谱线干扰系数:在以 Rn 靶做 X 射线光源时,铷 的 RbKa 线对 ULaI 线有干扰,干扰系数为 0.0182,Pb 对 Th 有干 扰,干扰系数为 0.009。在以 W 靶做 X 射线光源时,RbKa 线对 ULaI 线有干扰,干扰系数为 0.0164。铅(Pb)对钍(Th)的干扰系数 (2) (1)

为 0.005。 4.2.6 校准与校正 铀、钍基体效应校正则以净强度与 RnKo(WLa)线康普顿散射强 度之比值(R i)与推荐 回归分析进行校准。计算公式如下: Ci = D i + E i R i 式中:Ci——岩石中铀或钍的含量,μg/g; E i——回归工作曲线的斜率; D i——回归工作曲线的截距; R i——铀、钍的净强度与 RhKa(WLa)线康普顿散射强度 之比值。 4.2.7 测量手续 先输入分析元素铀、钍的测量条件,谱线的干扰系数和标准样品 中铀、钍的含量。测量标准化样品,然后进行回归分析,再测量待测 样品。 5.分析结果的计算 . 测得试样中铀、钍的强度,由计算机软件按公式(4)计算含量, 并自动打印出分析结果。 6.方法注释 .方法注释 6.l 本法适用于岩石样品中铀和钍的测定,也适用于黏土、土壤及水 系沉积物中铀和钍的测定。 6.2 方法精密度见表 6.2。
表 6.2 方法精密度表 .

(4)

元素含量水平/(μg/g) U(10) Th(10) 7、结论 、

相对标准偏差/% 15 17

本方法不仅适用于微量组分的测定, 也适用于高至 90%左右高含 量组分的测定。在采矿和冶金工业中可用于分析矿石、矿渣、岩心中 各种元素的含量,在农业和医学领域对微量素的测定也有应用。 但 X 射线光谱法在痕量分析中很难用于检测低于 0.01%的元素, 为了获得较高的精密度,一般只用于测定浓度在 0.1%以上的元素。 笔者的工作得到了《 青海省格尔木市某地区铀矿普查》项目组 的大力帮助和支持,在此表示衷心感谢 !
[参考文献] [ 1 ]宋金如.铀矿石的化学分析[ M].北京:原子能出版社,2006 [ 2 ]孙嘉彦.铀钍矿石的化学分析 [ M].北京:原子能出版社,1986 [3]铀矿地质分析测试规程[S] .北京:北京铀矿地质研究院,2001 [4]中华人民共和国地质矿产行业标准 DZ130.1- 130.13- 94,地质矿产实验室测试质量 管理规范[S] .西安: 西安交通大学出版社,1994 [5]叶家瑜, 江宝林.区域地球化学勘查样品分析方法 [M] 北京: . 地质出版社,2004 [6]方慧群,于俊生,史坚.仪器分析[M] .北京:科技出版社,2003

X-ray fluorescence spectrometry of uranium and thorium in rocks
Lu Marx (Nuclear Industry Geological Bureau of Qinghai Province, Xining 810000) Abstract: The geographical distribution of the Qaidam Qinghai Province to find sandstone, granite-type, outside the contact zone of granite-type uranium deposits such as the favorable areas, the previous uranium geology of the key areas of work. This paper focuses on Southern Qinghai Province determination of gold in rocks. Key words: X-ray; fluorescence spectrometry; quantitative; uranium; Th 作者简介:逯克思(1983-) ,男,助理工程师,现主要从事野外快分和岩矿分析工作。 E-m ail:kesi_lu@hotmail.com 联系电话:13909718990


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