手提式X荧光分析仪在矿产普查中寻找伴生矿的应用研究

　　随着新一轮国土资源大调查工作的开展,地质普查中对野外携带式X射线荧光仪的性能和对元素的分析能力均提出了更高的要求,如直接显示多元素分析含量结果,低检出限、高灵敏度、高精确度等。在野外矿产勘查时,仪器能够现场实时地给出地质体中多元素含量的数据显得尤为重要。某些元素在一定的条件下,可以通过对显晶矿物的观察用目估的方法获得,但大部分元素只能通过取样分析的方法获得。常规的取样分析获取样品中元素含量数据的工作流程是:野外采样—样品运输—样品加工—化学分析。显然,由于获得元素含量的时间远远滞后于实际生产,而不能及时指导野外地质工作。

　　综合矿石的价值不仅决定于主要元素,而且还决定于伴生元素。伴生元素在国民经济中具有极重要的意义。但是,在很多情况下,传统的取样方法只针对目标元素进行分析,导致一些重要的伴生元素不易被及时发现。因而有时为了伴生元素不得不对矿床进行补充勘探。利用现场X荧光技术,能够在野外现场对岩石、土壤中的多种元素实现快速定性、定量的分析,能够勘查矿的远景区和寻找隐伏矿体,迅速发现异常。新一代手提式X射线荧光分析仪一次测量可同时完成多达十余种元素的定性、定量测定。使得在现场分析时一些具有开采价值的伴生矿能够被及时发现而加以开采利用。本文主要介绍IED-2000P手提式X荧光仪在新疆卡拉先格尔一带地区找矿中的应用以及找矿效果。

　　1　理论基础

　　X射线荧光法的基本原理是基于近代原子物理学中的莫塞莱定律。莫塞莱(Mosely)定律的物理表达式为:

　　式中,R─里德伯常数(R= 10967760m-1);h─普朗克常数(h=6.62559×10-20J·s);C─真空中的光速(C=3.0×108 m·s-1);Z─受激原子的原子序数;An─系数;与产生电子空穴的壳层位置有关;n1,n2─分别为跃迁电子和充填电子所处壳层的主量子数(n1、n2均为正整数)。

　　上式(1)表明,某一元素发射的特征X射线,其能量与该元素的原子序数的平方(Z2)成正比,或者说每个谱系的特征X射线的能量的平方根(E1/2x)与对应元素的原子序数成正比关系。因此,根据待测样品所产生的特征X射线的能量,可以定性识别各种不同元素。

　　当待测样品均匀、各向同性、表面光滑平整、面积为无穷大,并采用平行窄束X射线激发样品时,测量仪器探测到的特征X射线的照射量率可表达为:

　　式中,Ix─特征X射线(二次射线)的照射量率;Io─入射X射线(一次射线)的照射量率;Cx─待测元素的含量;μ0、μx─分别为被测样品对一次射线和二次射线的质量吸收系数;α、β─分别为一次射线的入射角和二次射线出射角;Kx─系数,与测量条件有关。可见,特征X射线的照射量率与被测样品中待测元素的含量呈线性关系,采用相对测量法可以定量分析待测元素的含量。