1. 如何根据样品的特性来选择样品的处理方法
样品处理是整个分析测试过程中的一个重要环节,其目的是利用各种化学方法将待测元素从固(液)态试样中定量地以离子形式转入测试溶液。选择合理的样品分解方法,可使分析手续大大简化,使分析方法的适应性、准确性大大提高。
设计最佳样品处理的原则是:
① 保证样品中的被测元素全部定量地转入试液,即样品分解要完全;
② 避免样品处理过程中引入干扰元素,同时要有利于除去干扰元素;
③ 分解方法要尽量简便,易操作,经济、迅速、安全,尽量减少对环境的污染;
④ 便于成批处理试样。
要设计出符合这些条件的样品处理方法,必须深入了解:
a)被测元素及其化合物的物理化学性质;
b)被测元素在样品中的含量范围、赋存形态;
c)样品基体组成和性质;
d)采用的最终的测试方法和技术。
以国内外测定As、Se和Hg所用样品各种处理方法为例
国内外测定各种样品中As、Se和Hg,所采用的样品处理方法大致分为三类:
1)湿法酸/碱分解;
2)密闭体系燃烧法(氧弹燃烧法);
3)烧结(半熔)法。
在对煤中的微量元素进行定性定量检测的过程中,样品的前处理往往比检测技术本身还重要。尤其是对于各种原子光谱技术,一般必需制成液体样品进样或液体进样时才能达到较高的准确度。为保证检测的准确性,在使组成复杂的煤样品充分溶解的同时,又要避免待检测元素易挥发的单质或化合物形式的损失。目前国内外还有以下几种方法:
(1)封溶坩埚直接消解。
该方法系采用密闭容器,用混酸直接分解样品,同时使用微波炉等加热消解。具有称样量少、溶解效率高、操作简单、安全,便于控制、避免挥发的优点;但直接分解法不可避免地有分解不完全的缺点。检测燃烧后的煤灰或煤抽提液样品中的微量元素时常用这种方法。
(2)低温灰化法。
采用等离子体技术在150℃左右使样品灰化,再在聚四氟乙烯容器中用混酸分解。该方法是目前公认的较好的预处理技术,但也有设备运行成本高、耗时长等缺点。
湿法酸分解
测定地质样品,常采用HNO3-HF-HClO4体系进行酸溶,用该法分解样品时,若加热强度稍大,蒸发过干,则样品中的部分Se会挥发损失。原因可能是样品被酸分解生成的Se(ClO4)2可分解为HCl和SeO2,这两种化合物可以反应生成在较低温度下可升华的SeCl2。据资料介绍,当处理样品时,蒸发至干,样品中Se可损失40%左右。因此,用该法分解试样,必须小心掌握加热温度和时间,蒸到1~2mL透明溶液时,即应停止加热。还有采用 HNO3-H2SO4体系酸溶以及HNO3-HClO4体系分解。湿法分解操作手续比较繁杂,且伴随酸雾挥发到大气,对环境保护不利。另外,对煤而言,由于煤中含有的大量有机物质,给酸分解带来不便。
氧弹燃烧法
该法是将煤样置于充满高压氧的不锈钢弹筒内,通电点燃煤样,煤中有机质充分燃烧,无机矿物质也发生氧化、分解等反应;煤中Se元素转化为氧化物,再以气态形式被溶解到弹筒内的吸收液(水或稀碱)中。国外有的实验室采用此法测煤中Se。其优点是样品处理除氧外,不引入其它试剂,减少了引入干扰元素的机会。缺点是对高灰煤可能分解不完全(不能完全燃烧),可导致分析结果偏低;操作较麻烦,处理样品效率较低;不利于成批分解样品。
烧结(半熔)法
该法利用艾氏剂与试样混合均匀,加热灼烧,使煤中As、Se被氧化为氧化物,继而与Na2CO3、MgO反应形成砷酸盐和硒酸盐。然后用HCl 溶解灼烧物, As、Se以离子形式转入溶液。以煤中为例,反应方程式为:
该法优点是操作方便易行,便于成批处理分解样品,只要正确控制灼烧条件,被测元素可定量转化。考虑到目前煤中其它元素分析标准中,有多种采用艾氏剂半熔分解煤样的方法,分析人员易于接受,工作效率较高;国家标准及美国标准也采用艾氏剂半熔法处理样品。通过对多种处理方法的比较,本试验采用半熔法处理样品。
为使被测元素从灼烧后的试样中转入溶液,须用合适的酸将灼烧物溶解。为此,还要就酸的种类及加酸方式进行实验。
酸的种类
使用不同的酸来处理样品对结果有影响,因此试验考察了HCl、H2SO4和HNO3在处理灼烧物的溶解情况以及对测定的影响。
H2SO4:试验发现用H2SO4溶解灼烧物会导致CaSO4沉淀,另外H2SO4中含As、Se较高,导致空白过高,若预先除去,又增加了实验工作量,因此,不宜选择H2SO4作为溶解用酸。
HNO3:试验发现HNO3溶样时,原子吸收信号比HCl介质低,其原因可能是HNO3作为氧化剂与样品中还原物质反应,形成亚硝酸,NO2-对Se的氢化物形成有抑制作用。国外有的实验室采用HNO3作介质进行Se的氢化物发生原子吸收测定,以降低灵敏度为代价,换取较好的稳定性。
HCl:使用HCl溶解灼烧物是国内外普遍采用的方法。氯化物大都为易溶盐,HCl有还原性,是将Se6+还原为Se4+的还原剂,HCl中的 As、Se含量很少,试剂空白低,对测定有利,本法采用HCl溶解灼烧物。
2. 化学分析样品的采样、加工和测试
5.6.1 样品采样
5.6.1.1 基本分析样品
在各项探矿工程中要分别按矿体(分矿石类型)、矿化带及夹石连续取样,样品要延入围岩,采样长度原则上不大于矿体的可采厚度。
槽、井、坑探工程中通常采用刻槽法取样。穿脉坑道一般在一壁腰线连续取样,矿化不均匀的可在两壁取样,合并计算平均厚度、品位。沿脉坑道中样品的走向间距,应视矿化变化的情况而定,一般为2 m~4 m,变化不大时可放稀至6 m~8 m。要严格保证采样质量,采样前要平整和冲洗采样点的岩矿石表面,挂好围布,选择光滑易清扫的垫布,避免样品溅飞或槽外物质混入,样品实际质量(重量)与理论质量相差不得超过10%。
岩矿心取样应用金刚石刀具沿其岩矿心长轴方向切取一半作为基本分析样。对不同回次矿心、孔径发生变化,采取率相差太大的要分别采样。进行矿山坑内钻探时,若矿心直径小应全心采样。
5.6.1.2 光谱全分析
可采自同一矿体的不同空间部位和不同矿石类型,也可利用有代表性地段的基本分析副样组合而成。
5.6.1.3 化学全分析
可利用组合分析的副样或单独采集。
5.6.1.4 组合分析
目的是用来确定矿床(体)有益或有害组分含量,分析结果可用于伴生有益组分的储量估算。分析项目根据光谱全分析和化学全分析确定。样品应来自基本分析副样,一般按矿体的探矿工程,由二至十件样品合并组成一个组合样,质量约500 g。
5.6.1.5 物相分析
为研究岩金矿床的自然分带及确定矿石的自然类型,从地表至原生矿的上部沿着各个勘探线,按一定的间距分别采样,或从相近位置上的基本分析副样中抽取,采样与分析必须迅速及时,以免样品氧化影响质量。分析项目除各类矿床矿化主元素Au的含量之外,着重分析各类载金矿物如硫化物矿物和氧化物矿物的含量。
5.6.2 样品加工
样品破碎前必须扫净加工器械,处理筛上残留物质,避免因操作不当造成误差。样品加工损失率不大于5%,缩分误差不大于3%。金矿制样不能用逐级缩分法缩分,必须将金矿全样中碎至一定粒度方可缩分。中碎粒度应试验确定,尤其是对于含巨粒级和粗粒级金的矿区,此试验是必不可少的。棒磨粒度一般应达到-200目。
机械联动线的加工方法是,经过一次破碎、缩分,直接达到要求的粒度和质量(重量)。此种加工必须严格按照确定的方法和操作规程进行,对样品的缩分均匀性要进行试验。
5.6.3 样品分析测试
5.6.3.1 样品分析测试应由获得国家或省级资质和计量认证的测试科研单位或生产单位承担。
5.6.3.2 基本分析、组合分析、物相分析的结果应分批、分期做内部检查分析,查其偶然误差。内检样由基本分析副样中按原分析样品总数的7%~10%抽取,编出密码后送原分析实验室进行复测。
5.6.3.3 外检样品由原实验室从基本分析正样中按分析样品总数的3%~5%抽取,最低不得少于30件,送获国家或省级资质和计量认证的测试单位测试。
5.6.3.4 化学分析质量及误差处理办法按DZ/T 0130.3—94《地质矿产实验室测试质量管理规范》执行。
3. 样品测量方法
(一)样品制备
厚样品制备比较简单。对于固体的岩矿样品、土壤样品等,一般粉碎到200目以下,混合均匀装入底上蒙有一层6~10μm聚酯膜的样品杯中压平(应为饱和层厚度),即可测量。或者加入适量黏合剂,在压机下压成圆片。如果是液体样品,可以直接装入样品杯中进行测量。
薄样品制备要复杂得多,提出的制作方法也很多。主要可分为湿式和干式两类,现简要介绍如下。
1)将矿样磨成小于200目,放入含有5/105火棉胶的乙醚(85%)和乙醇(15%)混合溶液中,倒入拉平的聚酯镀铝薄膜上,并放在已仔细调平的水平台上,等乙醚挥发后即成。
2)由2份聚甲基丙烯酸甲酯,3份聚丁烯丙烯酸甲酯,7.5份甲苯和少量添加剂混合制成一种聚合物溶液,可以保存多年待用。使用时一般每次取25mL,加入粉末样品(约1.5~2.5 g),在0.5L左右的金属容器中同时放入1/8in(1in=2.54cm)直径的钢球盖好,放在振动器上振动20min,使其均匀分散,然后在聚酯膜上制成薄约50μm厚层。再烘干1min即成小于25μm的薄膜,再制成1/4in(1in=2.54cm)直径圆片进行测量;要注意的是样品与标准样品均要仔细称量。
3)溶解成膜方法。例如铁粉(或铜矿粉),先用HCl溶解成溶液,再加入聚乙烯醇,混合后取该溶液1mL,放在直径47mm的滤纸上(Toyo-Roshi,No5),安装在一个聚四氟乙烯片上,用红外灯干燥后测量。
4)使粉末样品沉积在微孔滤纸上制成薄样品。这个方法是先制成一个如图10-4-1所示的薄样品收集器,将样品研磨到325 目放入真空瓶;同时在过滤器上放置一个直径2.5cm的0.8μm的微孔滤纸;盖好橡皮塞,开动真空泵;进入的空气由快速活塞控制,成脉冲式进气,吹动样品成粉尘,使之在滤纸上沉积,即可获得需要薄样品。
(二)样品测量方法
使用平衡滤片的NaI(Tl)单道谱仪(或多道谱仪),分析样品时,干扰能量峰由使用平衡滤片两次测量求取差值(ΔI)得到解决。较宽范围的能量峰干扰主要靠选择测量道宽解决。这种方法在样品分析中已经很少应用,但在野外找矿中仍然有用。
使用高能量分辨率的半导体探测器多道X射线能谱仪分析样品,主要测量样品中受激发元素发射的X射线特征能量峰,与标准样品比较按(10-4-1)式,计算元素含量。
图10-4-1 粉末薄样品收集器
特征X射线能量峰,可以用高斯分布表示,即
核辐射场与放射性勘查
式中:A 为特征 X 射线能量峰的最大值;α=1.3862/R,R为特征X射线能量峰半最大值全宽度(FWHM)。特征能量峰面积为(10-4-8)式的积分,即
核辐射场与放射性勘查
可见,能量峰面积S与R、A成正比关系。因此,从理论上讲,R或A均可以用来计算待分析元素含量。用一个或几个测点的数据,涨落误差比较大,不如能量峰面积计算含量精度高。
(三)仪器刻度
多道X射线能量谱仪的刻度与γ能谱仪刻度的要求和做法是一样的,包括能量刻度和效率刻度。
能量刻度,主要是检查仪器的线性程度。线性好,定性确定元素比较准确。X射线多道谱仪能量刻度的单能辐射源比较容易得到。因为只要选用低能γ放射源激发纯元素的特征X射线,即可用来刻度仪器。容易做到能量峰分布均匀。
效率刻度是能量色散定量准确分析的基础。与所有γ射线能谱分析一样,必须受到重视。长期以来只重视增强、吸收基体效应校正,对效率刻度重视不够。
(四)标准样品与标准(工作)曲线
标准样品是用来与待测样品进行比较分析用的已知元素含量样品,(10-4-1)式表明了这个关系,无论是薄样品或者厚样品都是如此。(10-4-7)式表明薄样品荧光峰计数与样品中待测元素含量成线性关系,与样品中的物质成分无关。因此,一个标准样品可以适用于任何成分的待测样品,只要测量几何条件一致,称量准确、没有其他谱线干扰,就可以获得满意的分析结果。
对于厚样品,(10-4-4)式和(10-4-6)式表明荧光计数与物质成分关系密切。
1.自吸收
由于样品中待测元素含量增高(假定为轻脉石中重元素)自吸收增大,也就是(10-4-5)式中(μ+μf)不能看作常数,例如:使用SiO2+Fe2O3配制的样品,以238Pu为激发源,测得的FeKX射线强度与铁含量之间的变化关系如图10-4-2(a)所示。随Fe含量增高,自吸收增大,FeKX射线强度降低。
2.基质成分的吸收或增强
下一节将详细讨论,这里仅举一例予以说明。如图10-4-2(b)所示,在Fe矿石中含有Cu、Zn和Mo时,FeKX射线由于存在二次激发,得到增强,曲线向上弯曲。
图10-4-2 FeKX射线强度与Fe2O3含量关系
(a)含量增高自吸收增大;(b)增强元素增大使荧光计数增大
对于流体样品,例如钻孔泥浆中元素含量分析,石油中硫、锌元素分析等,都需要相应地制作标准曲线。
需要标准样品多,是X射线荧光谱分析的主要特点。这些标准的含量分析都需要依赖于其他分析方法,因而受到限制。
上述两点清楚地表明,厚样品分析需要标准样品的元素组成及含量(%)与之相近似。因此,在岩矿样品分析中所用的标准样品常常就采用已知含量的与待测样品同类的岩石、矿石样品作为标准样品;而且是含量由低到高的一套标准系列,在与样品测量相同条件下进行测量。因此,同一批量(基体相同)样品分析往往先由标准样品做成校正曲线,之后就可以根据相同条件下样品测量的荧光计数率,在标准曲线上求得相应的待测元素含量。岩矿露头或其他现场原位测量,也要类似这样选择标准。
4. 测试误差产生原因与处理方法
任伟 张广玉 赵桂君
(国土资源部实物地质资料中心,北京 101149)
摘要 误差在测定过程中是很难避免的。本文提出了误差的分类,分析了误差的产生原因和消除方法。在实际工作中,要认清误差,熟练掌握操作技术,精确校准仪器,认真细心地操作,针对产生误差的原因,正确地运用数理统计和误差理论,予以纠正,把误差减小到最低限度。
关键词 分析结果;误差
在化验过程中,由试验人员使用仪器、试剂,按照既定的分析方法,经过一定的操作步骤,如称量、熔样、溶解、分离和检测等,最后获得样品分析的各项测试结果。上述过程中,即使是最熟练的化验人员,使用最精密的分析仪器和纯度最高的试剂,也会由于仪器灵敏度的限制,人为操作因素,以及试剂纯度的相对性等原因,而无法获得最准确的试验结果。也就是说,测定的结果和被测样品实际值之间会产生一定的误差,那么,误差是如何产生,又如何处理呢? 下面就误差的分类、误差的产生原因以及消除的方法和如何统计做一简单介绍。
一、误差的分类及产生原因
一个物理量总有一个客观存在的准确数值,通常称为真值。由于种种原因,实际测定的结果不能恰好等于真值,而有一定的差距,这个差距就是检测值的误差。根据造成误差的原因不同,一般将误差分为系统误差、偶然误差和过失误差三类。
1.系统误差
系统误差的产生是由于仪器刻度不准、仪器构造的缺陷、实验方法的不可靠或个人的习惯和偏向等原因,使检测结果偏高或偏低,形成正误差或负误差。
2.偶然误差
偶然误差是由一些来源不十分清楚的偶然因素产生的。所谓偶然,就是它们对试验结果的影响不定,有时使结果偏高,有时使结果偏低,偏离的幅度也变化不定,有大有小。因此,对偶然误差无法控制,也无法校正。实践证明,多次检测值的偶然误差服从一定的分布规律,其分布是正态分布,平均值为零。
3.过失误差
过失误差是由试验过程中人为的差错引起的,人为差错主要有仪器的不正当使用,违反操作规程,以及由粗心大意引起的差错,如液体溅失、异物污染、错误读数、记录和计算错误等,此类误差无规律可循。
二、误差的避免和消除
首先我们应该认识到,误差是测定过程中很难避免和消除的,是客观存在的。但是随着科学技术的发展,测量条件的提高,误差可以越来越小。在实际操作中,我们也可以利用一些方法来减小误差。
1)对试验仪器方法进行严格检查和校对。使用未经校正的仪器或玻璃器皿,如砝码、天平、滴定管、移液管等,都会有同符号、同值的系统误差出现;在实验方法方面,也会因为不同的样品处理方法而产生误差。因此在检测之前应该对所用仪器和试验方法做必要的校准和严格的检查。
2)细心操作。操作间环境的变化、天平的变动性、仪器的示值偏移、读数的估计值等会使检测结果产生不可预见的误差。这更要求我们应该熟练掌握实验技术,认真细心地操作,纠正操作中的个人不良习惯和偏向,消除主观上的粗心大意。
3)在每一批检测样品中加测一定数量的平行双样、密码样和标准样品,以增加检测结果的准确度。
4)利用数理统计方法处理误差问题。我们在日常工作中发现,大多数误差集中在零左右,越大的误差出现的频率越低。多次测定的正误差和负误差能互相抵消。因此,根据这种情况,可利用正态分布的特性对误差进行统计推断。判断测试结果的正确性,查找产生误差的原因,予以纠正,使误差减小到最低限度。
另外,我们还应该理解测量不确定度的概念,它是表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。从词义上理解,测量不确定度意味着对测量结果的可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度,是定量说明测量结果质量的一个参数。
“合理”是指应考虑到各种因素对测量的影响所做的修正,特别是测量应处于统计控制的状态下,即处于随机控制过程中。“相联系”指测量不确定度是一个与测量结果在一起的参数,在测量结果的完整表示中应包括测量不确定度。实际上由于测量不完善和人们认识不足,所得的测量值具有分散性,即每次测得的结果不是同一个值,而是以一定的概率分散在某个区域内的许多个值。虽然系统误差是一个不变值,但由于我们不能完全认知或掌握,只能认为它是以某种概率分布在某个区域内的,而这种概率分布本身也有分散性。测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数,它不说明测量结果是否接近真值,为了表征这种分散性,测量不确定度用标准偏差来表示。实践中测量不确定度主要来源于以下几个方面:①测量的方法不理想;②取样的代表性不够;③对测量过程中受环境影响的认识不全;④对仪器的读数存在人为偏移;⑤测量仪器的分辨力和鉴别力不够;⑥用于数据计算的常量和其他参量不准;⑦近似完全相同的条件下,重复观测值的变化。
由此可见,测量不确定度一般来源于随机性和模糊性,前者是因为条件不充分,后者是因为概念不明确。另外,我们还需要正确认识误差和测量不确定度的区别。简单地说,误差表明测量结果偏离真值,是一个差值,非正即负;测量不确定度表明被测量之值的分散性,是一个区间,为正值。
在化学分析中,每种分析方法都有规定的允许差,即一个既定的分析试验方法的标准差是固定的,要想提高分析结果的准确度,需要降低标准差。同一化验室的允许差又叫重复性限(常以r表示),是指同一化验室内在相同条件下对同一试样所做重复测定结果极差的允许界限;在不同化验室间的允许差又叫再现性临界差(常以R表示),是指两个化验室测试同一样品所得结果差值的允许界限。r的确切含义是:多次重复测定所得结果的极差不超过r的概率为95%。如极差超过r,就认为可疑,需要增做测定。R的含义与r相似。由此看出,r和R的确定不能过严或过宽。过严则造成过多的返工,从而浪费人力和物力;过宽则容易放过意外差错,从而降低实验结果的可靠性。
三、误差的统计
日常工作中,我们经常需要借助数理统计方法来处理和解决一些问题,例如,确定各种实验方法的允许误差,寻找两种指标的相互关系,判断两种实验方法能否相互代替等有关试验误差和数据处理的问题,都需要用数理统计方法来得出科学可靠的结论。数理统计是以概率为主要理论基础,运用统计方法,对数据进行整理分析并做出判断和推理的一门科学。它的应用范围很广,例如实际生产、科学实验、社会调查等等。对于不确定性事件,就每一次观测或试验结果来看都是可疑的,但在大量观测或试验下却呈现某种规律性(统计规律性)。数理统计就是从一个侧面,来研究这类不确定性事件的规律性。
数理统计所处理的是少量的、部分的、不完全的标本或材料。为了对总体进行了解和预测,就需要做出推理和判断,这就是数理统计的主要任务。例如在找矿过程中,要勘查一个新矿区的级别和储量,我们不可能取出全部矿体进行检测,因此就需要在矿区内进行定点钻孔,采取岩心样品(标本),然后对取到的样品(标本)进行分析检测,得出数据,并计算出一些必要的“统计量”,如总和、平均值等;再运用数理统计的定律或公式对实验结果做出判断、解释或推理。从而推断出矿区的级别和储量,依此来评价矿种的利用价值和开采价值。
这种推断显然会有一定的误差,因此需要运用数理统计方法来估计这种误差的大小,提高推断的可靠程度。在数理统计中,最能表征一组检测值的尺度被称为中心趋势和离散度。中心趋势表示多个检测值的集中点。离散度表示多个检测值的差异或分散程度。用这两个尺度再加上检测值的数目,就可以量化地表达一组检测值的特征。表示中心趋势的统计量主要有算术平均值和中位数,表示离散度的统计量有极差、算术平均偏差和标准偏差。
1.算术平均值
算术平均值是最常用的一种平均值。如对一件样品进行n次检测,得到一组检测结果分别为X1、X2……Xn,则算术平均值X由下式计算:
国土资源部实物地质资料中心文集(17)
在一般试验中,都取多次测定的算术平均值作为最终结果。
2.中位数
按大小排列的一组检测值中居于中央的检测值称为中位数,用Me表示。如果观测值的数目为偶数,则居中的检测值有两个,这时以两者的平均值作为中位数。
3.限误差(极差)
极差是指一组检测值中最大值和最小值之差,用R表示。它是一个最简单的表示离散度的统计量,但极差只取决于两个极端值,同测定次数及其余所有中间值都无关,因而不能全面地反映观测值的离散情况。
4.算术平均偏差
算术平均偏差是表示各检测值偏离平均值的一种尺度,用δ表示。它的定义是:各检测值同平均值之差的绝对值的平均值,其数学表达式为:
国土资源部实物地质资料中心文集(17)
同极差相比,算术平均偏差对离散度显然有更好的表现能力,它既考虑了检测值的次数n,又考虑了所有的检测值。
5.标准偏差(标准差、均方根偏差)
它的定义是:各检测值同平均值之差,取平方,求平方的总和,然后平均,再开平方根,取其正值,用σ表示。其数学表达式为:
国土资源部实物地质资料中心文集(17)
用标准偏差表示离散度的优点是对最大偏差和最小偏差更为敏感,因此具有较强的区别各检测值的离散度的能力。
在化学分析试验中,尤其在我们的日常工作中,每天都要面对大量的分析数据,正确地理解和掌握,并合理地运用数理统计方法和误差理论,有着十分重要的意义。岩矿测试部除了对实物中心所藏样品标本进行分析化验外,还要对外单位的岩矿样品进行分析测试。在数据的补充和完善过程中,正确地运用所掌握的理论和方法,对数据进行分析整理,总结出真实、客观、可靠的测试结果,增强实物地质资料中心的可信度和竞争力,使所提供给客户的资料更具说服力,从而也将提升实物资料中心在社会中的地位。
Reason of Deviation of Test and Assay Result andsolvingmethods
Wei Ren,Guangyu Zhang,Guijun Zhao
(National Geologicalsample Center,ministry of Land and Resources,Beijing 101149)
Abstract It is difficult to avoid deviation in test and assay.The papersets forth the deviation classification,analyzes the reasons and resolutions of deviation.In practice,it is necessary to understand the deviation,professionallymaster operation techniques,precise calibrate apparatus,carefully carry operation,seek out the reasons resulting the deviation andmaking appropriate use ofmathematicalstatistics and deviation theory to correct the deviation,so as tominimize the deviation finally.
Key words analysis result;deviation
5. 样品及分析方法
本书所研究的铂多金属矿层、黑色页岩、磷块岩样品均采自第一章所示的6个铂多金属矿区和织金新华大型磷矿区。研究样品的主量元素和微量元素含量主要采用X荧光光谱法(XRF)测定;稀土元素含量采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析。因铂多金属矿层样品中含硫高,易损坏制熔融玻璃样的铂-金坩埚而导致测试的失败,所以改用湿法硅酸盐分析其中的主量元素。各测试方法的样品测试流程如下:
一、XRF法测主量元素
该测试方法流程包括烧失量的计算和玻璃熔融制样两大步骤:
(1)计算烧失量:先称取坩埚重量W1,加入大于3g的样品,称总重W2;将装有样品的坩埚在150℃下干燥3h 后再次称重W3;然后再放入900℃马福炉中3h,待降温至200℃以下取出样品;放入干燥器中,冷却后即称重 W4;样品干燥备用,通过公式(LQI)=(W2-W4)/(W2-W1)计算出样品的烧失量(LQI)。
(2)玻璃熔融法制样:完成步骤一后,将1g样品和7g四硼酸锂、0.1g溴化锂装入样品瓶中,混合均匀;然后将混合物倒入铂-金坩埚中,在1200℃下加热20min,将熔融样品倒入模型,冷却成玻璃样片后待测。
二、XRF法测微量元素
该方法的制样较为简单,样品直接用压饼法制备:称取(10.000±0.002)g的粉末样,装入样品袋;再加入适量(0.7~1mL)的混合剂,揉捏至混合均匀;然后将混合物装进模型中,在小油压机里以15 t的压力压成饼状;在100℃下干燥2 h后待测。
三、ICP-MS分析微量元素
先将粉末样(200目)100mg样品放入内胆为特福隆瓶的不锈钢溶样装置中,然后加入1mL 的 HF(38%)和 3mL 的 HNO3(68%),将溶样装置封闭后放入电烤箱中(190℃)恒温12h,取出冷却后打开溶样装置在电热盘上(150℃)蒸干,加入1mLHNO3后再度在电热盘上蒸干(150℃),加入 1mL 的 1μg·mL-1Rh 内标溶液和 1mLHNO3(40%)后再蒸干。残留物用8mLHNO3(40%)溶解,然后再度将溶样装置封闭后放入电烤箱中恒温(150℃)3h。冷却后用去离子水稀释溶样装置中的溶液,待测。
以上方法的样品分析在香港大学地球科学系ICP-MS研究实验室完成。XRF分析所用的仪器为Philips公司的PW2400型X荧光光谱仪,玻璃熔融法测主量元素用的标样为美国地质调查所USGS-SGR-1(页岩)和AGV-1(安山岩);压饼法测微量元素所用的标样为USGS-BHVO-2(玄武岩)、BIR-1(玄武岩)和国家标准沉积物GSD-11(IGGE国家标准沉积物);元素的分析精度为±2%。ICP-MS测试所用仪器为英国VG公司PQ Excell型号ICP-MS分析仪。标样为美国地质调查所USGS-SDO-1(页岩),元素的分析精度<5%。考虑到本书研究样品主要跟沉积作用有关,稀土元素数据用后太古宙澳大利亚页岩(PAAS)进行标准化。
四、湿法硅酸盐分析主量元素
用硝酸处理预先称好的0.1 g粉末样,后用马福炉煅烧(600℃),再用氢氟酸溶样。用美国P5100型的原子吸收光谱仪测定K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn;用重量法测定Si;溶样法测定Al;比色法测定Ti、P。