Rigaku荧光仪操作说明.doc

制备粉末样品的要点 （压片法） 株式会社理学 mcc9-12 20090210 rigaku 目 录 1.概要1 2.关于粘合剂.2 3.关于样品成型用模具、环以及杯3 4.粉末压片样品制作实例.4 4.1 干燥.4 4.2 灼热.5 4.3 混合粉碎5 4.4 加压成型7 4.5 下照射式光谱仪的注意点.9 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法） 1 1. 概要 荧光 x 射线分析的特长是可以对原封不动的状态的液体、固体、粉末样品迅速进行测 量。 关于粉末样品的测量方法有：通过几十几百 kn 加压，成盘形状态后进行测量 （压片法） ；将粉末样品直接投入专用样品容器后进行测量（松散粉末法） ；或者溶解于 四硼酸锂(li2b4o7)等溶剂，成玻璃状态后进行测量（玻璃熔片法）等。 用压片法对粉末样品进行分析时，如成型性及保型性不充分，则在样品室的光路气氛 变更时（样品入口） 、样品传送时或者测量进行中，从压片样品表面有粉末四处飞散， 因此有可能因光谱仪内部污染而使得分析或光谱仪动作不良。此时，混合粘合剂这种成 型助剂来加压成型，可以提高成型性及保型性，或用分析窗口用薄膜遮盖样品，防止粉 末四处飞散。特别是下照射式光谱仪，样品的四处飞散及落下很有可能引发严重的故障， 要充分注意。 （请参考“4.5 下照射式光谱仪的注意点” ） 另一方面，分析重元素时，因为测量谱线能量很高，分析窗口薄膜的吸收几乎为零， 因此没有问题。特别是测量 si 以下的轻元素时，使用粘合剂粘合比没使用时，或使用 分析窗口薄膜比使用粘合剂粘合时，粘合剂或薄膜的吸收更大。所以要求轻元素的灵敏 度很高的时候，要尽量避免使用粘合剂和分析窗口用薄膜。 本说明书的内容是用压片法来进行粉末样品制备时的注意点。 制备粉末样品的要点（压片法） 2 制备粉末样品的要点（压片法） 2. 关于粘合剂 将粉末样品加压成型时，有时会使用粘合剂来改良成型性及保型性等。粘合剂一览表 如下。 最稳定的粘合剂是 spectro blend，针对已经十分细微的粉末（粒径在约 50m 以下） 样品进行混合。 如在粉碎的同时进行混合，要使用 rs 系粘合剂或硼酸。rs 系粘合剂比较便宜，因此 需要处理大量样品时使用。 比起 rs 系粘合剂，硼酸可以进行稳定的测量，但因其有吸湿性，所以要注意保管。 粘合剂一览 产品编号等单 位備 考 rs1100 （聚苯乙烯系粉末） 粉 末 500g/瓶 c：66.7mass%、o：27.3mass%、h：6.0mass% （化学式：c13h14o4） ，熔点 185200 rs1101 （ 同 上 ） 粉 末 1kg/瓶 同 上 rs1103 （ 同 上 ） 粉 末 3kg/瓶 同 上 ch660 （spectro blend） 粉 末 454g/瓶 c：77.1mass%、o：5.4mass%、h：12.8mass%、n：4.7 mass% （化学式：c19h38on） ，熔点 140145 ch690 （ 同 上 ） 1/2g 丸剂 500 丸/瓶 同 上 ch750 （ 硼 酸 ） 1/2g 丸剂 1000 丸/瓶 o：77.6mass%、b：17.5mass%、h：4.9mass% （化学式：h3bo3） ，熔点 169 详细请参考“for x-ray fluorescence analysis sample preparation instruments and accessories”商品目录。 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法） 3 3. 关于样品成型用模具、环以及杯 样品成型用模具有两种，一个是圆筒型，一个是环型。特长如下。 （）圆筒型 将粉末样品放入套筒中，用活塞加压进行成型。圆筒型有样品杯样式、非样品杯的样式、 以及两种皆可对应的样式。 活塞 套筒 活塞 粉末样品 （）环型 模具两片成套，在一片上设置氯乙烯环或铝环，将粉末样品放入环内，用另外一片模具 进行加压成型。 粉末样品 环 模具 本公司提供的模具、环以及杯种类繁多、品种齐全，用户可以根据用途来选择最佳的组 合。详细请参考“for x-ray fluorescence analysis sample preparation instruments and accessories”商品目录。 制备粉末样品的要点（压片法） 4 制备粉末样品的要点（压片法） 4. 粉末压片样品制作示例 在此介绍用环型模具使粉末压片样品成型的流程示例。 4.1 干燥 将粉末样品分散在玻璃盘、灰化碟等上，用热风干燥机在 105条件下干燥 1 个小时 以上（消除吸附水） 。为防止干燥后再吸附水分，称重量等动作请迅速进行，需要保存 时，请使用干燥器。 要防止粉末样品对干燥器内部的污染，或者将多种样品同时进行干燥时，要采取相应措 施，为了不妨碍干燥，要确保通气顺畅，同时也要防止样品粉末四处飞散。例如，从上 往下扣放灰化碟，扣放时留出空间，等等。 灰化碟子 粉末样品 热风干燥机 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法） 5 4.2 灼热 要计算灼热减量或分析灼热后的样品时（消除结晶水、碳酸根等） ，在 4.1 流程中干燥 后的样品还需要进行高温处理。 1 准备恒温化完毕的坩埚。使用坩埚时，必须用坩埚钳（夹具等） ，绝对不可以 用手直接触摸。 2 用电子天平称准确称量坩埚的质量 x。 3 在电子天平上称，将在 4.1 中干燥过的粉末样品投入到坩埚，准确称量粉末样 品和坩埚总和质量 y。取粉末样品量的大致标准为：只需要计算灼热减量时，取 1 克左右，要一起准备制备用样品时取 5 克左右。 4 粉末样品跟坩埚一起放在马弗炉，在 9501200条件下灼热 1 个少时。 虽然灼热温度越高灼热效果越好，但是要分析卤素、硫磺等容易挥发的成分时，灼热温 度要控制在 1050以下。此外，有必要遵照规格等时，请遵照规格进行。 5 灼热后在炉里放置至 200左右，然后在干燥器里放冷至室温。 6 放冷后，用电子天平称准确称量灼热后的粉末样品和坩埚质量总和 y。 7 用(y-y)/(y-x)*100 ，计算灼热减量。 x : 空坩埚的质量 y : 粉末样品和坩埚的总和质量 y: 灼热后的粉末样品和坩埚的总和质量 4.3 混合粉碎 分析粉末样品时，为减轻矿物效应和粒度效应等不均一效应，需要将粒径制备在需要将粒径制备在 5050m m 以下以下。此时，将样品和粘合剂一起放在粉碎容器里，可以同时进行粉碎和混合。 粘合剂量的大致目标取样品量的 10%左右进行调配。但是有的样品调配比例会比较高。 比如，煤灰等约是 20%，活性炭等是有时超过 50%。 本公司提供的粉碎容器和粉碎机品种繁多。详细请参考“for x-ray fluorescence analysis sample preparation instruments and accessories”商品目录。 关于岩石样品，硅石、氧化铝等硬质成分多，所以选择粉碎效果高的碳化钨 粉碎容器比较合适。但是粉碎时从粉碎容器中会混入钨、钴杂质，需要注意。 为了除掉在容器里边残留的之前粉碎过的样品的影响，首先要把分析的样品 粉碎一次。 然后除掉粉碎的样品后，重新开始分析样品。 结束分析样品后，为了清洁容器内部，请把清洁剂等研磨剂或硅石等硬质 粒子粉碎，之后用流水洗好，其次用纯水清洁。最后擦好水分之后，用酒精 制备粉末样品的要点（压片法） 6 制备粉末样品的要点（压片法） 纸擦或用吹风机把它干好。 1 用丸剂粘合剂时，将 1 个质量准确称量，投入到粉碎容器。用粉末粘合剂时， 大约需要 0.5g，请以 0.5g 为标准进行准确称量。 2 将粉末样品适量（用粘合剂时，要准确称量上述粘合剂的 10 倍量）投入到粉 碎容器。 3 为提高粉碎效率，并防止样品粘合到粉碎容器，根据需要加入 n-己烷 34ml（针对样品 1 克加约 0.60.8ml）来作为粉碎辅助剂（湿式粉碎） 。 用粘合剂 spectro blend 时，spectro blend 会溶化在 n-己烷中，所以不可 以同时使用，请单独将已经粉碎的样品和 spectro blend 分别准确秤量投入 到塑料袋中摇混后，在研钵中轻轻地混合（或者也可以使用 spectro mill（请参考商品目录）短时间摇动混合 30 秒以下） 。 n-己烷是易燃性液体，遵照本国的法令，使用时要充分注意。 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法） 7 4 一定时间（约 13 分钟）用粉碎机进行粉碎。 粉碎时间越长粉碎效果越高，但是时间太长，发热显著，有时候会导致样品变质，要充 分注意。 5 请从粉碎容器回收样品。 4.4 加压成型 1 在模具上放置环。 2 盛一定量（约 37 克）的样品在环里，环中央像山一样。 3 用加压机，在一定压力（铝环加压 100250kn，氯乙烯环加压 80200kn， 约 30 秒）下加压成型。 模具 环 制备粉末样品的要点（压片法） 8 制备粉末样品的要点（压片法） 4 取出样品，用鼓风等将压片表面的粉末消除，即完成。 5 根据需要，确认制作的压片样品有充分的耐热性和保型性等（请参考 4.5） 。 4.5 下照射式光谱仪的注意点 如前所述，关于下照射式光谱仪，样品的脱落可能引发致命的事故。因此，除要注意上 述流程外，还要更加注意耐热性和保型性。具体来说，就是将用压片法制备的样品用下照将用压片法制备的样品用下照 射式光谱仪进行测量时，原则上要使用粘合剂或者分析窗用薄膜，如分析时不能使用这些射式光谱仪进行测量时，原则上要使用粘合剂或者分析窗用薄膜，如分析时不能使用这些 东西，要事先充分确认在测量中样品不会脱落。东西，要事先充分确认在测量中样品不会脱落。 接下来介绍一下，在不使用粘合剂和分析窗用薄膜时，简单的压片样品耐热性及保型性 确认方法和制作样品示例。请参考，并在测量时进行充分确认。 1 耐热性测试：经 x 射线照射，样品温度上升，其结果是低熔点样品溶化脱落， 或升华性样品消失。所以要确认样品是否会溶化或升华。小型机的话，加热至 60左右后进行确认。大型机的话，加热至 100左右后进行确认。 2 保型性测试：将包药纸等放在桌上，从 5cm 以上高度水平仍下至桌上样品的 测量面，确认其不会破损等。 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法） 9 3 由于热、x 射线照射等可能引发收缩或反应的样品，要采取对策切实防止其脱 落。针对这些特性不明确的样品，要使用分析窗用薄膜或小径罩进行预备测量， 要充分确认样品状态没有变化。此外，没有脱落时也要小心确认，如因膨胀，触 碰到样品下边的 x 射线管球，可能会引发严重事故。 一般来说，二氧化硅（硅石）的这类近似球状的粒子，粒子间的结合很弱，加压成型后 的保型性低。 用氯乙烯环制造的压片样品，因为氯乙烯的耐热性不好，不能直接进行耐热性测试，所 以请分别进行上述的 1 和 2 分步骤。 4 进行 1、2 测试的样品不要原封不动地进行测量，要另外单独在同样的条件下 制作测量用压片样品或者在同样的条件下再加压。 5 对制作后保管了很长时间的压片样品进行测量时，充分确认其没有破碎、破 损、吸湿膨润等，根据需要，进行上述 1、2 的测试（建议尽可能重新制备） 。 制备粉末样品的要点（压片法） 10 制备粉末样品的要点（压片法） 6 实例样品如下，请参考。 例 1) 食盐颗粒 粉碎：碳化钨容器，湿式 1.5 分钟 成型：环型（用铝环） ，载荷 100200kn 备注：这种粉末的保型性非常高，一般来说，如果成型载荷是 200kn 的话，从 1m 左 右高度落下也不会被损坏。但是由于个人样品的保管状态多少有差异，因此请务必 事先确认保型性等。 吸湿膨胀实例（样品：茶叶） 吸湿膨胀实例（样品：茶叶、背面） 因长时间保管造成的破损、裂纹实例 （样品：硅酸盐水泥） 制备粉末样品的要点（压片法） 制备粉末样品的要点（压片法）11 例 2) 硅酸盐水泥（用杯时） 粉碎：碳化钨容器，湿式 3 分钟 成型：圆筒型（用铝杯） ，载荷 300kn 备注：根据水泥的品种不同，也有可能必须要加粘合剂。请务必事先确认保型性等。 用氯乙烯环高载荷(150kn 以上)加压成型时，有时由于打开载荷时的恢复程度对分析面 和环会产生差异（一点塌） ，因此对分析值有影响。此时，需要降低成型载荷（约 80100kn） ，但成型载荷低的话保型性也不好，所以请小心地进行保型性测试。 例 3）硅酸盐水泥（用环时） 粉碎：碳化钨容器，湿式 3 分钟 成型：模具型（使用铝环或氯乙烯环） ，载荷 150200kn 备注：粒子流动性和环的弹性（氯乙烯环比铝环载荷开放时的恢复程度大，但因此 其柔软性可以补充粒子流动性）问题上，使用铝环时，样品的表面容易产生差异或 环外周容易发生破损，在进行测量时，这些部分容易发生解体。所以保型性的确认 要特别小心地进行，哪怕有一点担心，也要使用粘合剂等来处理，或者换成铝杯来 加压成型。 例 4）岩石样品