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                超高壓制樣技術優勢

                瑞紳葆分析技術(上海)有限公司

                關鍵詞: 超高壓,壓片,分析

                    X射線熒光光譜法(XRF)因制樣簡單、精密度好、多元素同時測定等特點在地質、冶金、環境、建材等領域得到廣泛應用。粉末壓片法是將經過干燥或焙燒、研磨并混合均勻的粉末試樣放專用模具中,用壓機在一定的壓力下壓制成X射線熒光光譜分析用試樣片。由于制樣簡便、快速、成本低廉,適用于中、重元素的痕量分析和試樣種類較為一致,精度要求不苛刻的主、次、痕量元素的測定,是X射線熒光光譜分析的常用制樣方法之一,特別適合大批量的固體粉末樣品分析。

                    但是現有的傳統低壓粉末制樣方法(20-40T)難以將樣品壓制成符合測定需要的樣片,樣片表面粗糙,粉末容易脫落,極易污染XRF儀器樣品室,影響后續測定;或者需要加入粘結劑成型,使分析線強度下降,影響輕元素和痕量元素的檢測下限,并且需要研磨、混勻等制樣步驟, 增加制樣時間,不利于大批量樣品的快速分析。

                    而新的超高壓制樣方法在超高壓(140-320T)下制備樣片則完全克服了低壓制備樣片的弊端,大幅改善了制樣效果。多篇有關高壓制樣的文獻,從表面形態和致密度、結構分析、檢出限、精密度、準確度五個方面進行了對比:

                1.表面形態和致密度

                    為了檢查試樣表面的形態和致密度,通過使用掃描電子顯微鏡對不同壓力制備的試樣拍照,見下圖[1,2],隨著壓力的增大,樣片的厚度減小,密度增大, 表面光潔度增加,背景散射減小。

                 

                2.結構分析

                    用X射線衍射儀分別對不同的樣品在40T160T壓力下進行掃描[1,3],通過二氧化硅譜峰半高寬比較,可以發現高壓樣片明顯變寬,表明峰形發生變異,變化的原因可能是高壓下二氧化硅的晶格被破壞,粒度減小,樣品表面更加致密。

                3.檢出限

                    各元素的測量條件和公式(1)計算檢出限[4]。

                LOD=1式中,m 為靈敏度;I為空白樣品的計數率;t 為空白樣品的測量時間。

                    實際應用中發現,采用上述公式計算出的檢出限相對偏低,因樣品組成不同,分析元素的靈敏度、散射背景強度、譜線重疊干擾程度都會發生變化,因而采用理論公式計算出的結果不能很好地代表實際樣品中元素的檢出水平,也不能反應制樣過程的影響。實際檢測中通常是對各元素含量較低、接近檢出限的實際樣品進行多次測定,以測定值的3倍標準偏差(3S)作為檢出限,對超高壓和傳統低壓的制樣作出對比,并發現高壓制樣的檢出限明顯優于低壓制樣的[1,2,4]。

                4.精密度

                    對同一樣品不同壓力,在相同分析條件下測量結果進行了對比,得出結論高壓制備的樣片計數率均大于低壓的。[1]

                多篇文獻對多種標準品中的18-23種元素進行測試,得到的結果:除了個別元素外,絕大部分組分的相對標準偏差都低于1%,制樣的重現性好。[1,2,4]

                5.準確度

                    通過對巖石及水系沉積物標樣在40T160T壓力下制備樣片進行對比測量,發現160T壓力下制備樣片的各元素分析結果比40T壓力下下制備樣片的各元素分析結果更接近標樣的標準值[1]。

                通過對生物樣品的測試也發現:通過1760MPa壓強下制備樣品,各元素的測定結果的相對誤差都小于30%,制樣的重現性得到了大幅提高[4]。

                    通過在140T壓力下制備生產煤樣品分別測定,并與ICP 多次測定的分析結果對比得出結論:X 熒光測定值與化學值基本相符[2]。

                總結:

                    超高壓制樣技術減輕了基體效應,解決了“粉末效應”,無需粘結劑,各類粉末樣品直接壓制成型,不僅為X射線光譜粉末制樣開辟了一條新途徑, 而且由于元素靈敏度的改善和分析結果的精密度、準確度等的提高,促進了射線熒光光譜法分析技術的發展。

                    瑞紳葆分析技術(上海)有限公司結合現有需求推出了UHPS-320T超高壓制樣系統是全新研制的全自動超高壓壓片制樣系統,不僅能用于X射線熒光光譜制樣,同時還可以用于X射線衍射儀(XRD)、直讀光譜儀、激光誘導擊穿光譜儀(LIBS)、原子熒光光譜儀(AFS)、電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES)、電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)等固體直接進樣分析設備制樣,諸如鋼絲、金屬粉末等多種類型樣品,詳情將陸續發表。

                 

                [1]張勤,于兆水,李小莉,李國會。 X 射線熒光光譜高壓制樣方法和技術研究[J] 光譜學與光譜分析, 2013,33( 12) : 3402  3407。

                [2]李小莉, 安樹清, 于兆水,等。 高壓制樣X-射線熒光光譜法測定煤樣品中17種元素和灰分[J]. 分析化學, 2014, 42(2):283-287。

                [3]陳岳, 羅武干, 穆青,。河北臨漳曹村窯址青釉器物工藝特征研究[J]. 巖礦測試, 2013, 32(1):64-69。

                [4]于兆水, 陳海杰, 張雪梅,等。高壓粉末制樣偏振能量色散X射線熒光光譜法測定生物樣品中24種元素[J]。理化檢驗-化學分冊, 2015, 51(11):1594-1597。

                [5]梁鈺。 X射線熒光光譜分析基礎[M]. 科學出版社, 2007。

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