有关原子发射光谱分析,其主要原理处在基态的元素原子。在原子得到充足能量之后,原子的外层电会有低能级朝向高能级跃进,可是在激发态下的外层电子并不稳定,由此回至基态会通过光的形式将多出得能量释放,获得发射光谱。加之元素原子拥有不同的结构,所以辐射原有的特征光谱存在一定差异,即这种技术是通过元素具备的特征光谱分析检测样品的。
一、实验操作
(一)标准配制
本次实验因为缺少符合配制要求的“空矿”,为此选择人工基体,主要成分如下:71%石英砂、15%氧化铝、6%氧化铁、1.5%氧化钙、2%二氧化锰以及2%氯化钾等。混合以上成分后在温度1000摄氏度条件下,进行2至3小时左右的灼烧。出于降低配制待测元素不应出现的干扰,依据下表各元素含量,通过逐级冲稀技术完成标准配制。
表1:标准含量(%)
(二)检验标准
依据表1提供的标准,并依据实验室推用的条件摄谱,将黑度差和logc两者的相关系数求出,其中相关系数值都大于y0.01,n-2的值,由此说黑度差和logc在浓度范围内的关系成线性相关。
(三)分析线对与测定浓度范围
具体如下表所示。
表2:分析线对及测定浓度范围
二、实验结果与讨论
(一)光谱设备及工作主要条件
针对光谱仪器设备而言,依据相关资料与本次实验具体情况,主要考虑的因素如下:(1)狭缝宽度分别为10,15,20微米;(2)电极间距分别为2,3,4毫米;(6)中间光栏高度分别为3.6,4.5,5.6毫米。
针对其工作主要条件而言,依据相关资料表明要重点考虑的因素如下:(1)缓冲剂。碳粉90%+SrCO310%;碳粉40%+二氧化硅50%+SrCO310%,碳粉90%+SrCO310%以上都含有0.04%的Pd且用于内标。(2)垫底剂。NaF;NaF:NaCl=1:1;NaF:Li2CO31:1。(3)电极形状。上电极是圆锥体,杯形电极;上部是
下部是
的颈阶梯电极,圆锥体为上电极;上部是
下部是
的气室电极,
的上电极。上述为三水平及三因素的实验,依据提供的正交表完成实验。据相关实验结果和方差分析,最合适的光谱工作条件如下:15mm的狭缝宽度;4.5mm的中间光栏高度;3mm的电极兼具;碳粉90%+SrCO310%的缓冲剂;NaF;NaF:NaCl=1:1的垫底剂,利用接触起弧的方式。
(二)内标元素和曝光时间
在对矿石及岩石进行分析时,通常会将Pd左右内标,本次实验也会将其作为内标使用。出于观察样品所含容易挥发元素作出的蒸发行为,一般板移的间隔是前三十秒,首先每十秒进行一次板移,然后每二十秒进行一次板移。通过蒸发曲线能得到,待测元素类似与Pd的蒸发行为,所以将Pd作为内标具有一定的可行性;当弧烧经过一百七十秒之后,待测元素全部被蒸发,因此最终选择曝光时间为一百七十秒。
(三)影响实验的基体成分
依据常见的矿石及岩石组成,制定不同组分的七种基体,每一个基体的各组成含量如下表所示,在温度是1000摄氏度的条件下进行2至3小时左右的灼烧,将其混合均匀后分别添加1号及3号标准(10%),在和缓冲剂依据1:2的比例进行混合,依据所选择的光谱工作条件摄谱。
表3:不同基体的组成(%)
通过上表所得到实验计算结果可得,缓冲剂及垫底剂一起使用针对减小或是降低基体组分变化影响具有良好效果,即添加缓冲剂之后,在蒸发的整个过程中在电系中会进入锶,进而将对电极激发条件造成影响的因素稳定下来。如果没有添加缓冲剂,电弧温度在1100至1200摄氏度的范围内变化,如果添加缓冲剂,变化范围可以缩减到250至300摄氏度。此外,添加的垫底剂由于其具备一定的卤化作用,针对难以挥发的原则可以形成容易挥发的卤化物,让其可以被彻底蒸发。
(四)实验方法的精密度及准确度
第一,精密度。依据光谱的工作条件进行十次硅酸盐岩石测定,下表为其分析结果的误差统计,经计算变异系数没有超过10%,说明该方法具有较高精密度。
表4:硅酸盐岩石样品分析结果
再将该式样和4号标准依据1:1的比例进行配制,然后依据1:2的比例和缓冲剂混合,在光谱工作条件下进行五次测定,最终计算其回收率范围时96%至102%。
第二,准确度。有关方法准确度的检验,选择黏土矿标与超基性岩管理样进行测定,通过查询t分布表可得该方法没有系统误差。
结束语:利用正交试验明确合适的光谱工作条件,针对7类基体成分的不同影响进行数理统计检验工作,据最终检验结构表明,所选的工作条件能在一定程度上减少或是抑制基体效应。基于此,这种方法能适用在组成不同的岩石以及矿石所含17种微量金属元素的分析,关于其检测下限是3——10ppm,而且浓度水平在时,测得的变异系数不超过10%。
参考文献:
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