2020年, 第40卷, 第10期　刊出日期：2020-10-28

  

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  X射线荧光光谱在岩石分析中的应用评介

  王祎亚, 王毅民, 高新华, 邓赛文, 李松

  冶金分析. 2020, 40(10): 1-11.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011079

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  X射线荧光光谱(XRF)在岩石分析中的应用是其在地质材料领域分析应用的基础。文章以硼酸盐熔融制样、高精密度全自动化现代XRF仪器及软件和基体效应数学校正等为主的现代XRF理论与技术方法的引入、消化、研发及应用,多种标准物质系列的形成与实际应用研究工作,直接压片法岩石多元素精确分析的研究与应用和用能量色散X射线荧光光谱(EDXRF)进行岩石主次组分准确分析的探索等方面较全面地评介了XRF分析技术在我国岩石分析中应用的历史发展和已取得的重要成果。最后评介了这些成果的历史和现实意义:XRF作为一种快速、准确、高自动化的现代仪器分析方法已基本“替代”了传统的化学方法中主、次、痕量元素的分析,而成为当今地质材料多元素分析的主导方法。文章特别强调了在超细标准物质研制与超细样品制备方面的研究工作以及该项研究的意义和可能的深远影响,美国国家标准与技术研究院(NIST)在这方面的研究工作标志着这将是地质分析技术研究的一个新的研究方向。引文161篇。
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  X射线荧光光谱在痕量和超轻元素分析中的应用评介

  王祎亚, 邓赛文, 王毅民, 李松

  冶金分析. 2020, 40(10): 12-31.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011156

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  痕量元素和超轻元素分析是X射线荧光光谱(XRF)分析中最薄弱的两个方面,但也是XRF研究领域最活跃的部分。为了提高痕量和超轻元素的激发和探测性能,研究人员对仪器的设计和性能方面进行了改进,为了降低和扣除背景,对检出限的计算和样品粒度的减小等方面也进行了大量的研究。文章收集了XRF地质材料痕量元素分析文献223篇,超轻元素分析文献43篇,并从技术方法研究与应用、痕量多元素分析、痕量稀土元素分析、能量色散X射线荧光光谱仪在痕量元素分析中的应用和超轻元素分析等几个方面进行了评介。痕量和超轻元素分析方法的发展也为矿石多元素分析、海洋地质与矿产资源调查样品分析、大规模地球化学调查及全球地球化学填图样品分析配套方案中的痕量元素分析奠定了基础。全文引文266篇。
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  X射线荧光光谱在矿石分析中的应用评介—总论

  王毅民, 邓赛文, 王祎亚, 李松

  冶金分析. 2020, 40(10): 32-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011164

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  矿石因其种类繁多、成分复杂和元素含量差异悬殊而成为地质分析的一大难题。作者收集各类矿石分析方法文献726篇,在此基础上主要以列表方式按黑色金属、有色金属、稀有稀土稀散金属、能源矿产和非金属矿石5大类介绍了X射线荧光光谱(XRF)分析在数十种矿石中应用的文献概况,从分析方法研究的基础条件和各类矿石分析方法类型、特点和文献量等进行了介绍和评介,也依据XRF分析仪器及技术的发展和目前在我国矿石分析中的应用现状提出了XRF在各类矿石分析中更广泛应用的发展建议。其中的黑色金属矿石包括铁矿石、锰矿石、铬铁矿及钛铁矿石和钒钛磁铁矿石,涉及文献177篇;有色金属矿石包括铝土矿石、钴镍铜铅锌矿石、钨钼矿石、锡锑铋汞矿石和多金属矿石,涉及文献186篇;稀有稀土稀散金属矿石包括稀土、铌钽、锆石和稀散金属矿石,涉及文献67篇;能源矿产包括煤、煤灰、石盐和油页岩,涉及文献40篇;非金属矿石包括碳酸盐类、磷酸盐类、硫化矿及硫酸盐类、氟化物矿石、镁及硅镁酸盐类、硅及硅铝酸盐类、岩盐卤水类和宝玉石9类非金属矿石,涉及文献257篇。作为矿石分析总论旨在以文献为基础框架展现XRF分析技术在我国各类矿石分析应用的基本概况,给读者一个全貌。而对XRF在各矿种矿石分析中应用的更具体评介将陆续发表,XRF在铁矿石、铬铁矿石和铜矿石分析中的应用评介已于2019年刊于《冶金分析》。
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  X射线荧光光谱在地球化学调查中的应用评介

  王毅民, 邓赛文, 李松, 王祎亚

  冶金分析. 2020, 40(10): 50-62.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011157

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  中国的勘查地球化学在过去40年间走到了国际最前端,极大地带动了中国地质分析技术的发展,尤其是X射线荧光光谱(XRF)分析技术的应用水平得到了迅速发展和提高。作者记述了XRF分析技术在全国地球化学勘查(“化探扫面”)39个元素、多目标地球化学调查54个元素(指标)和国际地球化学填图76个元素分析3个配套方案中所发挥的重要作用、成果及其意义。在中国30多年的各类地球化学调查样品分析中,XRF提交的数以亿计的高质量数据是几代一线XRF工作者做出的令地球化学和分析化学家都惊叹的历史性贡献。文章收集和评介了1984—2018年间XRF在地球化学调查样品主、次、痕量多元素分析方面文献47篇,以列表方式统计了所用仪器、制样方法、校准与基体校正方法、测定组分及代表性元素的检出限等要点,其中测定组分超过30种的有15篇文献。对28篇方法研究及少数痕量分析文献也做了简述,最后评介了地球化学调查分析成果在地质分析技术发展中的意义,特别强调分析方法的整合与集成、标准与质量监控方法的统一和全国地质实验室的协调运作等措施为以后解决地质工作中的重大地质分析问题提供了宝贵经验。全篇引文129篇。
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  X射线荧光光谱在海洋地质及矿产资源调查分析中的应用评介

  王毅民, 张学华, 邓赛文, 李松, 王祎亚

  冶金分析. 2020, 40(10): 63-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011127

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  大洋地质与矿产资源调查是我国20世纪80年代以来开展并迅速发展的一项重要科学事业,地质分析技术、特别是X射线荧光光谱(XRF)技术为此做出了重要贡献。文章收集了1982—2019年间X射线荧光光谱在我国大洋地质及矿产资源调查研究中的应用文献共计56篇,文章从船载现场分析、海洋地质标准物质研制及海洋沉积物、大洋多金属结核、海山富钴结壳、海底磷矿岩和深海稀土资源等海底矿产样品分析等几方面评介了X射线荧光光谱技术的应用,特别是X射线荧光光谱在我国船载现场分析和海洋地质标准物质研制中发挥的重要作用。这些成果充分展现了分析技术在地质工作、特别是地质调查和资源评价中的作用和意义。文章强调:高质量、具有国际影响力的海洋地质标准物质是我国海洋地球化学数据及其研究成果的质量保证;船载现场分析是加快海洋地质与矿产资源调查评价进程、提高航次效率的强有力手段。已有成果为今后更高质量、更快速有效地完成海洋地质与矿产资源调查分析任务提供了宝贵经验。全篇引文98篇。
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  X射线荧光光谱在现场分析中的应用评介

  邓赛文, 李松, 王毅民, 王祎亚, 梁国立

  冶金分析. 2020, 40(10): 76-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011147

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  现场分析对于地矿行业来说是一个永恒的课题,而X射线荧光光谱(XRF)的技术特点又使其成为地质野外现场分析应用最方便和有效的技术之一。文章从陆地野外现场分析和测井、船载和水下现场测量及月岩探测等方面评介XRF现场分析的应用。在陆地现场分析方面:包括仪器研制、野外实验及应用研究;现场应用涉及矿产勘查、化探、矿山分析、矿区环境调查、岩芯检测、X射线荧光测井和多功能车载现场分析等。在船载和水下现场分析方面:评介了船载X射线荧光分析仪器在我国大洋多金属结核、海山富钴结壳和深海稀土资源调查中的应用及我国研制的海底金属矿产水下原位分析装备的实验研究。月岩探测方面:介绍了我国“嫦娥一号”、“嫦娥二号”搭载的X射线光谱探测系统的应用。全篇引文117篇。
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  X射线荧光光谱原位微区分析的地学应用评介

  王祎亚, 高新华, 王毅民, 邓赛文, 李松

  冶金分析. 2020, 40(10): 86-98.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011146

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  原位微区分析是微观物质研究的重要手段,是现代分析技术的重要发展方向。以扫描核探针(SNM)、同步辐射X射线微探针(SR-XRMP)、二次离子质谱(SIMS)和激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)为主的微区痕量分析技术是一类新的微区分析手段,它从根本上解决了以电子探针分析技术(EMPA)和各类电镜(扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、分析电子显微镜(AEM))为主的电子微束技术(发展较早,已相当成熟)难以分析痕量元素的弱点,使原位微区分析成为一种能测定包括主、次、痕量元素和同位素在内的完整分析体系。文章收集了20世纪80年代以来原位微区X射线荧光分析地质应用探索的文献,首先介绍了相关专著、XRF专著中的相关内容及这方面的重要评述,随后从SR-XRMP、SNM、微束X射线荧光光谱(M-XRF)和多功能X射线荧光光谱仪器等方面评介其地学应用,涉及矿物微区元素分布、地质包裹体、陨石分析、从海洋矿物层状结构和韵律特征进行的成因矿物学研究及海洋环境变化、通过石笋类环带结构和湖泊沉积进行的古环境古气候研究的时间分辨率提高到季节尺度、恐龙蛋化石的铂族元素分布研究生物绝灭事件等。最后从技术特点和应用领域讨论了原位微区XRF分析的分类问题。引文187篇。
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  X射线荧光光谱在标准物质和标准方法研究中的应用评介

  王祎亚, 张中, 王毅民, 邓赛文, 李松

  冶金分析. 2020, 40(10): 99-110.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1000-7571.011158

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  标准物质研制需要多种高精密度、高准确度方法的综合运用,特别是样品粉碎加工后的均匀性和稳定性检验,更特别强调检测方法的高精密度测量。X射线荧光光谱(XRF)技术是当今地质材料主、次量组分精密度最高、最经济快速、无污染的多元素分析技术,因此在地质标准物质研制中应用广泛并发挥了重要作用。文章从样品均匀性、稳定性、多元素定值分析和标准分析方法制定方面评介了XRF在地质标准物质研制中的应用,也介绍了XRF在国家和行业标准分析方法制定中的应用。特别介绍了XRF在进行均匀性检验实践中的重要发现:样品不均匀误差已成为现代地质分析误差的重要来源,并从地质分析样品粒度随分析技术进步而不断减小的历史演变提出了应进一步降低分析样品(包括标准物质)粒度的建议,使其与XRF、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)这些当今最重要的现代分析技术相适应。此外,还评介了超细标准物质研制与超细样品分析方面的研究工作,简述了该项研究的意义和可能对整个地质分析发展带来的影响。美国国家标准与技术研究院(NIST)在这方面的研究工作标志着超细标准物质研制和超细样品分析将是地质分析发展的一个重要方向。全篇引文125篇。