一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法與流程
2023-10-04 06:23:14 1
本發明屬於F元素微區原位測試技術領域，具體涉及一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法。
背景技術：
電子探針分析(Electron probe micro analysis，簡寫為EPMA)是測定礦物微區化學成分的主要手段之一，在地質研究中佔有不可替代的地位。理論上，該方法可以測定原子序數大於等於3的元素，但僅對原子序數大於等於11的元素的定量結果較好，而對原子序數小於11的輕元素的定量結果不理想。天然礦物中普遍含有輕元素，有的元素用電子探針無法定量，如Be、B元素等，有的元素通常根據陽離子數進行配比，如C、O、N元素等。
對於F元素，現有常規電子探針測試條件進行定量分析，但效果不盡人意。天然礦物中F元素是普遍存在的(如雲母類礦物、角閃石類礦物等)，但天然礦物在微觀尺度上往往不均勻，並且通常顆粒較小，這使得天然礦物很難像人工材料那樣進行化學分析。礦物中F元素含量的高低不僅對成礦流體特徵、來源等具有指示意義，有時對礦物的定名也尤為重要，關乎到新礦物種的界定，往往F含量的微弱變化都會影響其分類命名。從地質演化角度講，F的準確定量對分析地質環境、成巖成礦的地質條件與成巖成礦物質來源、流體特徵等都具有指示意義；從礦物學角度分析，F的準確釐定對礦物的分類命名有著重要的意義；從分析測試方法角度來講，電子探針中F元素的準確定量能夠促進電子探針測試技術的發展，從而使電子探針的應用更加廣泛，並且對其他輕元素準確定量研究存在一定的借鑑意義。
儘管現有技術中技術人員普遍應用電子探針進行F元素定量分析，但是由於輕元素的特徵，定量分析受到各種條件的影響，導致分析結果準確性較差，難以滿足技術要求。
技術實現要素：
本發明需要解決的技術問題為：現有技術中的電子探針分析法難以對天然礦物中的F元素含量進行準確的定量分析。
本發明的技術方案如下所述：
一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法，包括以下步驟：步驟1.製備樣品和鍍碳；步驟2.查找、確定待測含F礦物；步驟3.在定量分析條件下測量計數強度；步驟4.計算F元素含量。
步驟1包括以下操作：
將天然礦物樣品磨製成適合電子探針分析形狀的待測樣品，待測樣品與標準樣品同時噴鍍碳導電膜；
步驟2包括以下操作：
利用X射線能譜譜圖，在待測樣品中查找、確定待測含F礦物；
步驟3包括以下操作：
在相同定量分析條件下依次測量標準樣品的計數強度以及待測含F礦物的計數強度；
步驟4包括以下步驟：
對比分析標準樣品的計數強度和待測含F礦物的計數強度，對對比分析結果進行修正，得到F元素含量。
作為優選方案：步驟1中，所述標準樣品為含F質量比為9.02％的金雲母；碳導電膜的噴鍍厚度為30nm。
作為優選方案：步驟3中，所述定量分析條件包括加速電壓、束流、束斑、元素分析線系、分光晶體、背景測量位置、峰位和背景的測量時間以及 元素測量方式：加速電壓為15kV；束流設置為10nA～20nA，束斑為1～20μm；F元素的分析線係為kα線，分光晶體為LDE1晶體；峰位兩側的背景測量位置選擇在-7.6mm和+4.4mm處，峰位和峰位兩側背景的測量時間10s和5s，峰位尋峰方式為儀器自動尋峰；測量F元素時，脈衝高度分析器的模式選擇微分模式，測量基線為0.5V，窗口寬度為5.5V。
作為優選方案：步驟4中，採用ZAF法進行修正。
本發明的有益效果為：
(1)本發明的一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法，通過詳細周密的實驗方案設計，最大限度地排除了測試過程中的幹擾因素，確定了最佳的電子探針分析測試條件，實現了準確測定微觀尺度下天然礦物中F元素含量；
(2)本發明的一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法，是一種微區、原位、無損、準確測定天然礦物中F含量的測試方法，可有效解決常規電子探針測試方法測量誤差過大的缺陷。
具體實施方式
下面實施例對本發明的一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法進行詳細說明。
本發明的一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法，包括以下步驟：
步驟1.製備樣品和鍍碳
將天然礦物樣品磨製成適合電子探針分析的光薄片狀或光片狀待測樣品，待測樣品與標準樣品同時噴鍍碳導電膜。
本實施例中，所述標準樣品為含F質量比為9.02％的金雲母。
本實施例中，碳導電膜的噴鍍厚度為30nm。為了便於技術人員便捷地掌握噴鍍厚度，可以對待測樣品、標準樣品及黃銅同時噴鍍碳導電膜，當黃銅 表面呈淺藍綠色時，表明噴鍍厚度約為30nm，即可結束鍍碳操作。
步驟2.查找、確定待測含F礦物
將步驟1進行過鍍碳操作的待測樣品放置於樣品室的樣品臺上，移動樣品臺，利用X射線能譜譜圖，在待測樣品中查找、確定待測含F礦物。
步驟3.在定量分析條件下測量計數強度
所述定量分析條件包括：加速電壓、束流、束斑、元素分析線系、分光晶體、背景測量位置、峰位和背景的測量時間以及元素測量方式。
本實施例中，加速電壓為15kV；視不同類的礦物，束流設置為10nA～20nA，束斑為1～20μm；F元素的分析線係為kα線，分光晶體為LDE1晶體；峰位兩側的背景測量位置選擇在-7.6mm和+4.4mm處，峰位和峰位兩側背景的測量時間10s和5s，峰位尋峰方式為儀器自動尋峰；測量F元素時，脈衝高度分析器(SCA)的模式選為微分模式(即DIFF模式)，測量基線為0.5V，窗口寬度為5.5V。
標準樣品和待測樣品的定量分析條件相同，首先在定量分析條件下測量標準樣品的計數強度，之後在相同定量分析條件下測量步驟2中確定的待測含F礦物的計數強度。
步驟4.計算F元素含量
對比分析標準樣品的計數強度和待測含F礦物的計數強度，對對比分析結果進行修正，得到F元素含量。
本實施例中，採用ZAF法對上述對比分析結果進行修正。
採用本發明的一種用於測定天然礦物中F含量的電子探針定量分析方法對氟磷灰石中F元素含量進行定量分析的具體操作如下所述：
待測樣品為國際知名標樣製作公司生產的氟磷灰石標準樣品，其外形適合於電子探針分析，對待測樣品、金雲母標準樣品及黃銅進行重新拋光和鍍碳即可，碳膜厚度為30nm。
利用X射線能譜譜圖，在待測樣品中查找、確定待測含F礦物。
依據相同定量分析條件，測量標準樣品的計數強度以及氟磷灰石中F元素的計數強度。對氟磷灰石中F元素以外的每一種其他元素，依據相同定量分析條件，測量該元素標樣的計數強度以及氟磷灰石中該元素的計數強度。
對於氟磷灰石中的每一種元素，對比鈣、磷元素標樣的計數強度及氟磷灰石中Ca、P元素的計數強度，並採用ZAF法進行修正計算，得到表1所示氟磷灰石中F元素及其他元素的含量。
表1應用本發明的方法測量的含F礦物測試結果
表2所示為應用現有方法測試的含F礦物測試結果。
表2應用現有方法測量的含F礦物測試結果
對比表1、表2所示數據可知，採用本發明的方法測量得到的F元素五點均值為3.46％，與標準值偏差為-8.22％；採用現有方法測量得到的F元素五點均值為2.93％，與標準值偏差為-22.18％。上述測量結果表明，本發明的方法比現有方法測試結果偏差大幅減小，且更接近標準值。這進一步說明，本發明的方法測量天然礦物中F元素的含量更加準確，誤差更小。