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X射线荧光中的坩埚的选择和使用
X射线 坩埚 日期:2009年06月24日 访问次数:
(5)X射线荧光中的坩埚的选择和使用
使用最广泛的是Pt95%+Au5%的铂金合金坩埚。
通常,坩埚的底部较厚,可以增加坩埚的强度,并能在短期内承受较大的温度变化。坩埚底部和埚身的倾斜角越大,制得的熔片也越容易剥离。见下图(a)。另外,坩埚底面和埚身必须有一定的弧度,在倾斜角比较大的情况下,弧度在2.5~3mm 效果较好,见下图(b)。
X射线荧光中的坩埚的选择和使用
坩埚形状

坩埚使用后可用HCl(1+1)溶液近沸浸泡几分钟,清洗烘干。脱模后的熔片常使用底面做分析面,若坩埚的底部出现变形、结晶粒、毛糙,甚至有黑色斑痕,会影响分析的质量或使熔片破裂或难于脱模。这时须对坩埚进行抛光。
铂金坩埚在使用时应注意以下几点:
a )所有铂器皿的加热或灼烧均应在电炉或煤气灯的 氧化焰上进行,不得与带烟的火焰及焰内锥体部分接触,以免形成脆性碳化铂。
b )不可在铂器皿内加热或熔融碱金属和钡的氧化物、氢氧化物、硫氰化物、氰化物、硝酸盐、亚硝酸盐、Na2CO3 与S 的混合物、Na2S2O3 与元素硅;Na2O2 与NaOH 混合物在铂器皿内分解试样时,温度不得超过510℃,以免严重侵蚀铂器皿。
c ) 不能在铂器皿内处理卤素及能析出卤素的物质,如王水、溴水与HCl 和氧化剂(KClO3、KNO3、MnO2、KMnO4、NaNO2、K2Cr2O7 等)混合物;FeCl 溶液对铂有显著的侵蚀作用。
d )不能在铂器皿内灼烧和熔融含大量金属(如Pb、Zn、Bi、Sn、Sb、As、Ag、Hg、Cu 等)的试样及化合物。这些元素容易还原成金属,与铂生成合金,使铂器皿损坏。
e )有还原性物质(如滤纸、有机物等)存在时,不得在铂器皿内加热或灼烧含有大量磷硫的物质,以免生成脆性的磷(或硫)化铂。
f )含有大量铁的试样,不能直接在铂坩埚内熔融,必须先用HCl 溶解大部分铁,过滤出沉渣再用铂坩埚熔融;多金属矿样,应先用HCl-HNO3 处理,其残渣在瓷坩埚内灰化,再转入铂坩埚内熔融。
g )大多数金属在高温下会铂生成合金,因此金属试样不可在铂坩埚内灼烧或熔融。
h )从坩埚内取出凝结的熔块,不可用力拧揉,也不可用玻璃棒或金属棒捣刮,以免铂坩埚变形或损坏。
i )铂坩埚加热时不得与任何其他金属接触。最好在下面以石棉板或耐火砖,移动热的铂坩埚时,必须用包有铂的坩埚钳。
j )不明组成的试样,不得用铂器皿加热或熔融。
k )使用过的铂器皿,可用下列方法清洗:
用(1+1 或1+2)HCl 煮沸清洗;用HCl 洗净时,可用Na2CO3、K2S2O7 或Na2B4O7 熔融。

(6)熔融设备
①高频感应炉:制样自动化程度高,速度快,制得的熔片均匀,重现性较好,能耗较低,操作安全,熔融时间短,坩埚的使用寿命也长。缺点是价格相对较高。
②马弗炉:完全手工的熔融设备,价格经济。如果熔融样品不多的情况下可以使用,制样一定要有熟练的操作技巧才能制得均匀性重现性好的熔片,还有在使用时要注意操作安全。
③燃气炉:熔融速度较快,必须使用高热值的燃气,有时制得的样品存在均匀性问题。使用时应注意避免让坩埚与气体的还原焰接触,同时要注意使用的安全性。
(7)一些注意事项
①严防高温下样品中的组分对铂金坩埚造成伤害。如样品中存在金属单质或还原性物质,必须进行预氧化处理。否则会损坏坩埚。
②某些碱土金属会使玻璃体稳定性下降,使样品变脆易碎,尤其当样品中大量存在时。这时可增加成玻璃元素如SiO2,Al2O3 等,使制得的熔片更稳定。
③注意在高温时会挥发的元素。如硫在高温时很容易生成二氧化硫挥发从而造成结果的损失。在熔融过程中必须保持很高的氧化气氛,适当降低熔融温度,才能使硫定量地保留在熔片中。
④玻璃片破裂,如果熔片冷却速度过快易破裂,而冷却速度过慢,会造成结晶析出,熔片也容易破裂。另外,尘埃也会造成玻璃的破裂。在熔样过程中要充分摇动,使玻璃片内部均匀,并自然冷却。

X射线荧光中的坩埚的选择和使用
熔片冷却速度影响

⑤有时制得的熔片有气泡,这和样品的组成,使用的熔剂以及稀释比有关。可以在熔融过程中进行摇动,使气泡往熔体的边缘移动,再去除掉。对去不了的小气泡可采取减少熔体的粘度,如加入助熔剂降低分解温度等办法。
⑥关于烧失量的测量,可以在熔样前先灼烧样品,测量烧失量,须注意某些待测组分的损失。
⑦熔融过程中应避免硫化物的参与。它们与铂坩埚接触时,会永久性地腐蚀坩埚表面,导致玻璃残留物更易粘在被腐蚀部位,并在以后的每次熔融后都残留在坩埚中。此外,低价态的硫在高温下很容易转化为二氧化硫而损失,如果要分析样品中的全硫,需要使用较低的熔融温度,同时使用氧化剂,将低价硫转化为硫酸盐。
⑧熔融的目的是为了制出无气泡透明熔融物。熔融物不透明,表明熔化、分解和化学反应不完全。熔融物中含有气泡,表明赶走气泡的措施不当,或是熔融温度太低事熔融物粘性太大。可能需要把熔融温度升高,以达到完全的熔融。应当不断加热,直到不产生气泡为止,这时才表明化学反应已完全。为赶出气泡,需要斜着转动坩埚。
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