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X射线荧光中的固体样品处理
X射线 日期:2009年06月24日 访问次数:
二、X射线荧光中的固体样品处理
1. 固体样品的主要缺点是,一般情况下不能采用各种添加法:如标准添加(或稀释)法、低(或高)吸收稀释法、内标法等。若所有样品中已经含有适当的、一定浓度的内标元素,则上述的最后两种方法还是可用的。另外,也不能进行化学浓缩和分离。表面结构和成分有时也难取得一致。可能弄不到现成的标样,而人工合成又很困难。
2.制样方法
固体样品可用未加工的或经加工的大块材料或原材料(如生铁,钢锭等)制取。另外,也可把熔炉的熔融物直接浇铸到小模子里。为防止缓慢冷却时发生的成分偏析,最好用激冷。经抛光的原材料,或经砂轮磨打的表面,一般是令人满意的,但对后者仍需进一步抛光,以减少表面粗糙度,并除去加工损伤的和没有代表性的表面层。抛光的方法有许多种,包括:
(1)先进行带式磨削,然后用抛光器抛光,其砂纸粒度依次由粗变细,(2)用车床、铣床或刨床进行加工。
对于薄板和箔,必须仔细操作,以保证表面不出现翘曲、皱纹和折痕。特别要注意不能照射时间太长,以免受热变形。薄板和箔必须衬上一块刚性支撑物,或把它们粘在一起。
制备固体样品时要注意:
(1) 样品的分析面不能有气孔,析出物和多孔质现象。
(2) 防止偏析。造成偏析的因素:合金的组成和密度;铸模的材料、形状和厚度;合金熔化温度、浇铸温度和被浇铸样品的冷却速度等。
(3) 样品的冷却速度。当样品化学组成相同由于热过程不同测得的X 射线强度不同,含C 量高的钢铁样品这种现象尤为突出。冷却速度不一致时,对轻元素C、Mg、Si、P、S 等存在很大影响;而V、Cr、W 等往往由于形成碳化物而影响分析。因此,要求制作校准曲线的样品和分析样品的热处理过程要保持一致。此外,还和元素在基体金属中的溶解度有关,元素的低固熔性会影响金属的均匀性,快速冷却能形成细晶粒的金相结构,而大颗粒晶粒的边界容易发生偏析和不均匀性。
对于不适合直接分析的金属样品,如切削样、线材和金属粉末等还可以采用感应重熔离心浇铸法来制备样品。
原理是将适当大小的样品放入坩埚,在氩气气氛中通过高频感应加热重新熔融,在离心力的作用下注入特制的模子里,然后迅速冷却制得金属圆块样品。离心浇铸法可以消除样品的基体效应,并且可以采用添加法:稀释法(常见稀释剂的有纯铁),内标法等。还可以人工合成标样。但设备昂贵,制样成本高。
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高频感应离心浇铸熔融炉

注意事项
(1) 被熔金属要保持一定的粒度。如果金属颗粒太小,每一细小颗粒上的电势很小,不能产生足够大的涡流使样品升温熔解。
(2) 防止坩埚对样品的沾污。缩短熔融时间也可以减少沾污。
(3) 组分的烧损。例如Mn,Y 等易烧损元素,含量越高,熔融时间越长,烧损越严重。
在保护气氛的压力保护下,可减少或克服烧损现象。而Mn 的挥发也可加入一定量的金属铝作脱氧剂。
(4) 在保证分析精度的情况下,可加纯铁作为稀释剂,会使制样容易进行,且减小分析误差。
3.样品表面处理:
固体表面有时不能代表整个样品块,此时,必须弄清楚要分析的是表面还是整个材料,还是两者都要分析。此外,各个样品的表面结构和表面成分很难保证都相同。在进行表面处理时,可能带走夹杂物,致使该成分的分析结果偏低。表面可能被沾污或带上磨料,必须除去所有微量磨料、润滑剂和切割用的冷却剂。使用氧化铝、碳化硅和氧化铈磨料时,样品表面可能会沾上这些元素。如果磨料是撒在包铅或包锡的抛光轮上,样品表面可能会沾上铅、锡这些元素。必须从样品表面除去氧化物和其他腐蚀物,而且需要有一定的光洁度。样品的光洁度直接影响测得的X 射线强度,一般光洁度越高强度越大。轻元素对此尤其敏感。像AlKα、MgKα等光洁度最好在20~50μm,而短波重元素100μm 也能满足分析要求。分析线的强度和研磨面的方向有关,入射线和出射线构成的平面和磨面研磨方向平行时吸收最小,垂直时吸收最大。采用样品旋转就能使这影响平均化。实质上,表面的光洁度不一样时入射的一
次X 射线和荧光X 射线的光程随表面磨纹的粗细而改变。

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研磨前后表面光洁度的变化


 
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