新型X射線熒光光譜儀對微量元素的分析研究

X射線熒光光譜法適用于對物質成分分析,可直接對固體(塊狀或粉末狀)和液體樣品中主量元素、微量元素進行多元素同時分析。當結合薄樣技術時,具有高靈敏度,用樣量少等優點。隨著分析技術的發展和科研水平的提高,分析領域愈發關注待測成分復雜和含量低等特點課題,對儀器本身提出更高要求。本課題組由田宇纮教授帶領下在全反射X射線熒光分析儀研究基礎上對儀器進行了改進,研制出一臺高靈敏度的新型X射線熒光光譜儀。論文對儀器結構進行介紹,并將儀器主要應用到微量元素的分析。本論文主要包括四個部分:第一部分:介紹了X射線熒光產生原理、X射線熒光光譜儀發展史及應用、常見樣品前處理方法及聯用方法的原理和應用。同時,闡明了本論文的立題思想及主要研究內容。第二部分:介紹了本課題組研制的新型X射線熒光光譜儀結構裝置、儀器定量分析方法,并對儀器進行了性能實驗工作。新型X射線熒光光譜儀主要包括激發系統、探測器系統、記錄單元、高壓電源和真空泵等部分。采用鉬靶和鈦靶雙靶X光管激發系統,由X-123型硅漂移探測器和DPP數字脈沖處理器組裝而成;其定量分析是通過薄樣技術和內標法結合實現的;通過靈敏度校準曲線可以看出,K線系各元素的偏差均小于±1%,L線系所得各元素的偏差均小于±2%;精密度(RSD)(n=6)在2.2%~5.8%之間;各元素方法檢出限及定量下限相對較好。第三部分:將新型X射線熒光光譜儀應用于雪松松針及其花粉中無機元素的分析。結合薄樣技術及內標法建立了對雪松松針及其花粉中多種無機元素同時分析的方法,并系統的研究了雪松松針在全年生長周期內多種無機元素含量變化情況。數據表明:雪松松針及其花粉在生長過程均含有植物體所需要的K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr等多種無機元素,其中,K、Ca含量居高,Mn、Fe次之;同一元素在低、中、高三種不同加標水平下的平均加標回收率在94%~104%之間,能滿足微量測定要求;XRF法與ICP-AES法對實際樣品測定結果基本吻合;三地點雪松松針在一年生長周期內各無機元素含量雖然存在不同,但整體呈現一定規律性;雪松老針樣品中各元素含量并未因月份不同有較大變動,含量較為穩定。第四部分:將電沉積技術與新型X射線熒光光譜儀聯用應用于沉積單個銅離子的基礎研究。對沉積最佳pH、沉積最佳電位、沉積時間、不同鹽度對沉積銅離子的影響、不同玻碳電極工作面積對沉積銅離子的影響、多離子共存時對沉積銅離子的影響及不同濃度的銅標準溶液沉積率進行實驗研究,同時進行實際樣品的回收率實驗。結果表明:銅離子的最佳沉積pH為pH=5的醋酸-醋酸鈉緩沖體系;銅離子的最佳沉積電位為-0.6V;鹽度的提高會增強溶液離子強度,使銅離子沉積率有所提高,但不是影響銅離子沉積的主要因素;銅離子的沉積率與沉積時間和玻碳電極工作面積呈正相關關系;多離子共存時并未影響銅離子的沉積;將XRF檢測結果與ICP-AES檢測結果進行對比,結果較為一致;不同濃度下標準銅離子的沉積率較為接近,均在1.26%~2.06%之間;電沉積技術與新型X射線熒光光譜聯用技術應用到實際樣品檢測時,其加標回收實驗與標準銅離子檢測時數據相吻合。