重晶石和硼酸钙的XRF定量分析方法研究

论文摘要

核反应堆运行中产生α、β、γ射线、中子及质子流等,为防止核辐射对工作人员及其周围环境的伤害,核电站采用了两种防射线混凝土:一种是抵御γ射线为主的以重晶石为骨料的重晶石高密度混凝土,另一种是以防御中子射线为主的含硼酸钙的褐铁矿混凝土,因此,对重晶石和硼酸钙的质量控制就显得十分重要。其中重晶石的主要检测质量指标是BaSO4含量90～96 % ,SiO2的含量3%～5 %,硼酸钙的主要质量指标是硼含量大于12.6%,结晶水含量大于17.6%。鉴于目前这几种物质的检测方法还是以滴定法、比色法、重量法等这些传统的化学分析方法为主,耗时费力、测定速度慢、操作步骤繁琐,且容易出错,而X射线荧光（XRF）技术已相当成熟,定量分析方法具有速度快、检测范围广、结果稳定可靠等优点,本文采用波长色散X射线荧光光谱仪对防辐射用重晶石和硼酸钙中主次量组分的定量分析方法进行研究,期望用该方法可以取代化学分析方法,作为企业对两种产品进行质量控制的主要检测手段。主要研究包括以下内容:1在没有国家标准物质的情况下,对典型硼酸钙矿石样品进行物相检测和定性半定量分析。根据检测结果,结合防辐射用硼酸钙成分的要求,用高纯化学试剂四硼酸锂（Li2B4O7）与碳酸盐、岩石、硅酸盐及土壤等14种国家一级标准物质按一定比例合成16个硼酸钙标准物质,其中含硼、氧化钙、氧化钠、氧化镁、三氧化二铁、二氧化硅等12种组分。对重晶石用高纯化学试剂硫酸钡（BaSO4）与岩石标样按一定梯度合成8个标准物质,其中含氧化钡和二氧化硅等8种主次量组分。2用合成硼酸钙标样建立硼酸钙的熔融制样X射线荧光光谱（XRF）定量分析方法。通过精密度和准确度分析,表明该方法不仅能很好地测出氧化钙、氧化镁等主次量组分的含量,还能准确地用差值法计算出硼的含量。3用合成重晶石标样建立重晶石熔融制样和压片制样X射线荧光光谱（XRF）定量分析方法。通过精密度和准确度分析,比较两种制样方法的区别,表明熔融法能更精确地测定出硫酸钡和二氧化硅等主次量组分的含量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及背景
• 1.2 重晶石和硼酸钙分析方法综述
• 1.2.1 硼酸钙的分析方法
• 1.2.2 重晶石的分析方法
• 1.3 X 射线荧光分析发展概况
• 1.3.1 X 射线荧光分析技术的进展
• 1.3.2 X 射线荧光分析的应用现状
• 1.3.2.1 考古分析领域
• 1.3.2.2 地质分析领域
• 1.3.2.3 冶金分析领域
• 1.3.2.4 水泥分析领域
• 1.3.2.5 有色金属分析领域
• 1.3.2.6 生物环境分析领域
• 1.4 立项的必要性
• 1.5 拟开展的工作内容及技术路线
• 1.5.1 工作内容
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 XRF 应用理论基础
• 2.1 X 射线荧光光谱的原理
• 2.1.1 X 射线荧光光谱基础
• 2.1.2 X 射线荧光吸收增强效应
• 2.1.3 X 射线与物质的相互作用
• 2.2 X 射线荧光光谱仪种类及特点
• 2.3 WDXRF 的定性分析
• 2.3.1 定性分析的基本原理
• 2.3.2 定性分析的一般步骤
• 2.3.3 定性分析软件
• 2.4 WDXRF 的定量分析
• 2.4.1 定量分析一般步骤
• 2.4.2 选择仪器测量条件
• 2.4.3 确定实际2θ角度和脉冲高度
• 2.4.4 脉冲高度分布及设置
• 2.4.5 基体校正
• 2.5 本章小结
• 第三章 实验方案设计
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验仪器与试剂
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 试剂与标准物质
• 3.3 重晶石样品的制备
• 3.3.1 标样的前期准备
• 3.3.2 粉末压片样品的制备
• 3.3.3 熔融样片的制备
• 3.4 硼酸钙样品的制备
• 3.4.1 硼酸钙矿样全元素分析
• 3.4.1.1 X 射线衍射（XRD）分析
• 3.4.1.2 热失重扫描（TGA）分析
• 3.4.1.3 X 射线荧光光谱（XRF）全元素分析
• 3.4.2 标准物质的选择与确定
• 3.4.3 标样的前期准备
• 3.4.4 熔融样片的制备
• 3.5 本章小结
• 第四章 硼酸钙定量分析
• 4.1 实验方法的建立
• 4.1.1 仪器条件的选择
• 4.1.2 分析谱线的峰位值、测量时间、检出限以及脉冲高度的确定
• 4.1.3 分析元素标准曲线的建立
• 4.2 实验精密度及准确度分析
• 4.2.1 精密度分析
• 4.2.2 准确度分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 重晶石定量分析
• 5.1 压片法
• 5.1.1 仪器分析条件
• 5.1.2 分析谱线的峰位值、测量时间、检出限以及脉冲高度的确定
• 5.1.3 分析元素标准曲线的建立
• 5.1.4 精密度分析
• 5.1.5 准确度分析
• 5.2 熔融法
• 5.2.1 仪器分析条件
• 5.2.2 分析谱线的峰位值、测量时间、检出限以及脉冲高度的确定
• 5.2.3 分析元素标准曲线的建立
• 5.2.4 精密度分析
• 5.2.5 准确度分析
• 5.3 粉末压片法与熔融法的对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附录