用于x射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般X射線熒光光譜儀由于受室內(nèi)溫濕度、輸入電壓波動等因素影響，或者儀器 內(nèi)X射線發(fā)生器和計(jì)數(shù)器的老化，其測量值并非是一個(gè)恒定的值，其漸漸不再與制作校準(zhǔn) 曲線時(shí)的原始X射線強(qiáng)度值匹配，從而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了糾正這種環(huán)境因素和 設(shè)備老化產(chǎn)生的校準(zhǔn)曲線漂移，在采用X射線熒光光譜儀進(jìn)行元素含量測定前，必須進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化校準(zhǔn)，而用作標(biāo)準(zhǔn)化校準(zhǔn)的試樣稱作標(biāo)準(zhǔn)化樣品。
[0003] 選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化樣品可以回避因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化樣品本身變化帶來的誤差從而有效 穩(wěn)定分析質(zhì)量，提升分析精度，降低儀器維護(hù)頻度和成本。優(yōu)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化樣品應(yīng)該滿足以下 特點(diǎn)：1.作為基準(zhǔn)，要求標(biāo)準(zhǔn)化樣品本身的化學(xué)性質(zhì)和物理性能長期穩(wěn)定；2.標(biāo)準(zhǔn)化樣品 的測量強(qiáng)度應(yīng)盡可能覆蓋待測樣品校準(zhǔn)曲線上下端的測定強(qiáng)度值；3.標(biāo)準(zhǔn)化樣品應(yīng)具有 一定的規(guī)格，以便裝入分析設(shè)備。
[0004] 事實(shí)上，X射線熒光法是一種適應(yīng)范圍非常廣的分析技術(shù)，其測定的元素含量范圍 從ppm級到100%，因此具有針對性的標(biāo)準(zhǔn)化樣品很難直接獲取。而大多文獻(xiàn)或標(biāo)準(zhǔn)中推薦 采用工作曲線試樣作為校準(zhǔn)樣品。該校準(zhǔn)樣品在實(shí)際使用過程中難以區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)樣品分析值 異常是由于標(biāo)準(zhǔn)化樣品變質(zhì)還是校準(zhǔn)曲線的偏移，或者是其他不確定因素，影響X射線熒 光法元素含量測定的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的 制作方法，本方法描述的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作周期短，配方靈活，成本低廉，可制作出針對性 強(qiáng)、物化性質(zhì)穩(wěn)定，符合分析精度要求的標(biāo)準(zhǔn)化樣品，滿足日常分析需求，保證了在X射線 熒光分析中各元素含量測定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法包括 如下步驟： 步驟一、利用坩堝將單質(zhì)材料和/或合金材料配以混合熔劑采用高頻熔融離心澆鑄在 鑄模中制成合金塊，單質(zhì)材料和/或合金材料與混合熔劑的總質(zhì)量為40~60g，兩者所占質(zhì) 量之比為1 :1~1 :5,其中單質(zhì)材料包括金屬鈦、金屬鎂、金屬鋅、金屬錫或碳粉，合金材料 包括娃鐵、猛鐵、絡(luò)鐵、鎮(zhèn)鐵、憐鐵、硫鐵、鑰；鐵或鑰鐵； 步驟二、對合金塊表面進(jìn)行研磨和拋光，采用60目剛玉質(zhì)、碳化硅質(zhì)、氧化鋯質(zhì)及其任 意比例混合物質(zhì)砂帶進(jìn)行合金塊表面研磨，研磨深度大于0. 2mm ;然后依次以180目、500 目、800目剛玉質(zhì)、碳化娃質(zhì)、氧化锫質(zhì)及其任意比例混合物質(zhì)砂紙打磨，最后用0. 1 μ m的 金剛石拋光得到鏡面標(biāo)準(zhǔn)化樣品。
[0007] 進(jìn)一步，采用高頻熔融離心澆鑄的工藝條件為高頻熔融功率3~4kW、熔融溫度 1500°C~1900°C、物料熔融攪拌后靜置時(shí)間5~15秒、澆鑄離心力80~300rpm，鑄模材質(zhì) 為金屬銅、金或鉬。
[0008] 進(jìn)一步，混合熔劑是純鐵與金屬鉻和/或金屬鎳的混合物，在單質(zhì)材料和/或合金 材料與混合熔劑質(zhì)量之比為1 :1~1 :5的配比下，制作出的合金塊中金屬鉻和/或金屬鎳 含量占合金塊總質(zhì)量百分比為8~14%區(qū)間。
[0009] 進(jìn)一步，制作某元素低含量段標(biāo)準(zhǔn)化樣品時(shí)，坩堝本身材料中該元素質(zhì)量含量應(yīng) 小于20%,坩堝所能承受的工作溫度不小于1800°C。 由于本發(fā)明用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法采用了上述技術(shù)方案，即本 方法利用坩堝將單質(zhì)材料和/或合金材料配以混合熔劑采用高頻熔融離心澆鑄在鑄模中 制成合金塊，單質(zhì)材料和/或合金材料與混合熔劑的總質(zhì)量為40~60g，兩者所占質(zhì)量之比 為1 :1~1 :5 ;混合熔劑引入的金屬鉻和/或金屬鎳占合金塊總質(zhì)量百分比為8~14% ;對 合金塊表面進(jìn)行研磨和拋光，得到鏡面標(biāo)準(zhǔn)化樣品。本方法標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作周期短，配方 靈活，成本低廉，可制作出針對性強(qiáng)、物化性質(zhì)穩(wěn)定，符合分析精度要求的標(biāo)準(zhǔn)化樣品，滿足 日常分析需求，保證了在X射線熒光分析中各元素含量測定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法包括如下步驟： 步驟一、利用坩堝將單質(zhì)材料和/或合金材料配以混合熔劑采用高頻熔融離心澆鑄在 鑄模中制成合金塊，單質(zhì)材料和/或合金材料與混合熔劑的總質(zhì)量為40~60g，兩者所占質(zhì) 量之比為1 :1~1 :5,其中單質(zhì)材料包括金屬鈦、金屬鎂、金屬鋅、金屬錫或碳粉，合金材料 包括娃鐵、猛鐵、絡(luò)鐵、鎮(zhèn)鐵、憐鐵、硫鐵、鑰；鐵或鑰鐵； 步驟二、對合金塊表面進(jìn)行研磨和拋光，采用60目剛玉質(zhì)、碳化硅質(zhì)、氧化鋯質(zhì)及其任 意比例混合物質(zhì)砂帶進(jìn)行合金塊表面研磨，研磨深度大于0. 2mm ;然后依次以180目、500 目、800目剛玉質(zhì)、碳化娃質(zhì)、氧化锫質(zhì)及其任意比例混合物質(zhì)砂紙打磨，最后用0. 1 μ m的 金剛石拋光得到鏡面標(biāo)準(zhǔn)化樣品。
[0011] 進(jìn)一步，采用高頻熔融離心澆鑄的工藝條件為高頻熔融功率3~4kW、熔融溫度 1500°C~1900°C、物料熔融攪拌后靜置時(shí)間5~15秒、澆鑄離心力80~300rpm，鑄模材質(zhì) 為金屬銅、金或鉬。
[0012] 進(jìn)一步，混合熔劑是純鐵與金屬鉻和/或金屬鎳的混合物，要求在單質(zhì)材料和/ 或合金材料與混合熔劑質(zhì)量之比為1 :1~1 :5的配比下，制作出的合金塊中金屬鉻和/ 或金屬鎳含量占合金塊總質(zhì)量百分比8%~14%區(qū)間。進(jìn)一步，制作某元素低含量段標(biāo)準(zhǔn)化 樣品時(shí)，坩堝本身材料中該元素質(zhì)量含量應(yīng)小于20%，坩堝所能承受的的工作溫度不小于 1800。。。
[0013] 本方法高頻熔融是以金屬純鐵輔以金屬鉻和/或金屬鎳作為熔劑，在惰性氣體保 護(hù)氛圍下，應(yīng)用功率在3~4kW的高頻感應(yīng)電流，產(chǎn)生1500°C~1900°C的高溫將物料和熔 劑轉(zhuǎn)化成液態(tài)的加熱熔融手段，溫度過低熔融不完全，溫度過高則易沸騰噴濺；熔劑與物 料，即添加的其他金屬元素、非金屬元素以及合金材料在電磁攪拌和物理攪拌作用下充分 混勻，利用離心澆鑄技術(shù)，鑄造成具有一定外觀、強(qiáng)度并含有指定元素、指定含量的合金塊 標(biāo)準(zhǔn)化樣品。合金塊中指定元素可以是單質(zhì)材料或合金材料，也可以是單質(zhì)材料和合金材 料混合，并配以指定含量，從而保證標(biāo)準(zhǔn)化樣品良好的成型和X射線熒光強(qiáng)度覆蓋。
[0014] 在金屬純鐵中添加適量的金屬鉻和/或金屬鎳，當(dāng)合金塊中含有足量的金屬鉻、 鎳時(shí)，如果暴露在空氣中，很快會在表面形成致密的鈍化膜，就能避免侵蝕繼續(xù)發(fā)生，從而 解決標(biāo)準(zhǔn)化樣品容易在環(huán)境中銹蝕的困擾，保證標(biāo)準(zhǔn)化樣品在日常使用過程中長期穩(wěn)定。
[0015] 標(biāo)準(zhǔn)化樣品表面的粗糙程度對其X射線熒光強(qiáng)度有顯著影響，合金塊在澆鑄完成 后需要經(jīng)過研磨和拋光；研磨去除合金塊表面可能存在的偏析層，拋光使得合金塊表面光 潔、均一，一方面減少X射線散射導(dǎo)致的測量誤差，另一方面光潔面較容易辨識合金塊表面 在日常使用過程中是否存在損壞、缺陷等問題。
[0016] 高頻熔融離心澆鑄條件中可變參數(shù)主要包含靜置時(shí)間、離心力、鑄模材質(zhì)等,靜置 時(shí)間為物料在熔融攪拌后的停留時(shí)間，主要用來驅(qū)趕熔融過程中可能帶入的氣體；離心力 通過調(diào)整澆鑄機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，產(chǎn)生不同的離心力，有黏附坩堝傾向的物料應(yīng)使用較大離心 力；鑄模材質(zhì)要求熱傳遞性好并具有較小的熱膨脹，其材質(zhì)可采用金屬銅、金或鉬。
[0017] 目前常用的熔融坩堝的材質(zhì)及性能如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法，其特征在于本方法包括如下步 驟： 步驟一、利用坩堝將單質(zhì)材料和/或合金材料配以混合熔劑采用高頻熔融離心澆鑄在 鑄模中制成合金塊，單質(zhì)材料和/或合金材料與混合熔劑的總質(zhì)量為40~60g，兩者所占質(zhì) 量之比為1 :1~1 :5,其中單質(zhì)材料包括金屬鈦、金屬鎂、金屬鋅、金屬錫或碳粉，合金材料 包括娃鐵、猛鐵、絡(luò)鐵、鎮(zhèn)鐵、憐鐵、硫鐵、鑰；鐵或鑰鐵； 步驟二、對合金塊表面進(jìn)行研磨和拋光，采用60目剛玉質(zhì)、碳化硅質(zhì)、氧化鋯質(zhì)及其任 意比例混合物質(zhì)砂帶進(jìn)行合金塊表面研磨，研磨深度大于0. 2mm ;然后依次以180目、500 目、800目剛玉質(zhì)、碳化娃質(zhì)、氧化锫質(zhì)及其任意比例混合物質(zhì)砂紙打磨，最后用0. 1 y m的 金剛石拋光得到鏡面標(biāo)準(zhǔn)化樣品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法，其特征在于： 采用高頻熔融離心澆鑄的工藝條件為高頻熔融功率3~4kW、熔融溫度1500°C~1900°C、物 料熔融攪拌后靜置時(shí)間5~15秒、澆鑄離心力80~300rpm，鑄模材質(zhì)為金屬銅、金或鉬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法，其特征 在于：混合熔劑是純鐵與金屬鉻和/或金屬鎳的混合物，在單質(zhì)材料和/或合金材料與混合 熔劑質(zhì)量之比為1 :1~1 :5的配比下，制作出的合金塊中金屬鉻和/或金屬鎳含量占合金 塊總質(zhì)量百分比為8~14%區(qū)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法，其特征在于： 制作某元素低含量段標(biāo)準(zhǔn)化樣品時(shí)，坩堝本身材料中該元素質(zhì)量含量應(yīng)小于20%，坩堝所能 承受的工作溫度不小于1800°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于X射線熒光分析的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作方法，本方法利用坩堝將單質(zhì)材料和/或合金材料配以混合熔劑采用高頻熔融離心澆鑄在鑄模中制成合金塊，單質(zhì)材料和/或合金材料與純鐵熔劑的總質(zhì)量為40～60g，兩者所占質(zhì)量之比為1：1～1：5；混合熔劑引入的金屬鉻和/或金屬鎳占合金塊總質(zhì)量百分比為8～14%；對合金塊表面進(jìn)行研磨和拋光，得到鏡面標(biāo)準(zhǔn)化樣品。本方法生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化樣品的制作周期短，配方靈活，成本低廉，可制作出針對性強(qiáng)、物化性質(zhì)穩(wěn)定，符合分析精度要求的標(biāo)準(zhǔn)化樣品，滿足日常分析需求，保證了在X射線熒光分析中各元素含量測定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【IPC分類】G01N1-28, G01N23-223
【公開號】CN104677701
【申請?zhí)枴緾N201310607518
【發(fā)明人】董凌鳴, 顧卿贇, 劉文華, 郁劍
【申請人】上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月27日