CN107782754A - 一种x射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备，包括探测器和X射线高压发生器，所述X射线高压发生器通过X射线管将样品产生的X射线通过窗口进入探测器中，探测器的输出端与冷却单元的输入端电性连接，冷却单元的输出端与前置放大器的输入端电性连接；所述前置放大器的输出端与脉冲处理器的输入端电性连接；所述脉冲处理器的输出端与主放大器的输入端电性连接，本发明X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法；首先能量色散X射线荧光光谱法的检测时间非常短，从几秒到几十秒，若有准确结果，一般设定在30‑60秒即可；可做到全部饰品的检测，随检随走，无需等待，对饰品没有任何损伤。

Description

一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法

技术领域

本发明涉及锑元素含量检测技术领域，具体为一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法。

背景技术

国家标准《GBT 28480-2012饰品有害元素限量的规定》中规定锑元素的最大含量或溶出量不得超过60mg/Kg，而在国家标准《GBT 28021-2011饰品有害元素的测定光谱法》中规定检测锑元素的方法是ICP(电感耦合等离子体发射光谱法)、AAS(原子吸收光谱法)。这2种方法均费时费力，做一个检测结果需要6个小时以上的时间。而质检机构每天检测的首饰数量至少上百件，用ICP或AAS检测，显然是不可能的。且ICP和AAS均为有损检测，检测时需要破坏取样，这对于佩戴的饰品来说，也是不可接受的。目前的广泛接受的办法是抽样检测，但是仍有弊端，原因有三：一，抽样检测覆盖面小，仍是概率事件，无法保证全部饰品的质量。二，检测时间长，无法做到随检随走，如果量大，有些检测结果需要等待几天才能拿到。三，有损检测，质检机构和商家需要承担这部分损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法，已解决背景技术中所提到的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备，包括探测器和X射线高压发生器，所述X射线高压发生器通过X射线管将样品产生的X射线通过窗口进入探测器中，探测器的输出端与冷却单元的输入端电性连接，冷却单元的输出端与前置放大器的输入端电性连接；所述前置放大器的输出端与脉冲处理器的输入端电性连接；所述脉冲处理器的输出端与主放大器的输入端电性连接，且主放大器的输出端与多道分析器的输入端电性连接；所述多道分析器的输出端与智能缓冲器的输入端电性连接，且智能缓冲器的输出端与计算机的输入端电性连接。

优选的，首先需要制作银锑标准物质，计划制作纯银、银含锑Sb 0.5％、银含锑Sb1％、银含锑Sb 2％的4种标准物质；

取99.99％的标准银锭，进行切割称重，使用千分之一天平分别称出9.950克、9.900克、9.800克(精度误差0.001克)；对应取纯度为99.99％的锑粉0.050克、0.100克、0.200克(精度误差0.001克)；使用TNRY-02C全自动X荧光光谱分析专用全自动熔样机进行熔融操作，分别把9.950克银和0.050克锑粉、9.900克银和0.100克锑粉、9.800克银和0.200克锑粉放入熔样机坩埚，温度调至1050摄氏度；使用熔样机的优势在于，全程自动处理，温度控制平稳、熔融后的成品均匀度非常好；熔融后的成品为厚度为3mm直径为25mm的圆片，分别在每个圆片上截取三个不同点的样品，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)进行锑含量检测，三点结果结果取平均值，与计划制作的银锑标准物质0.5％Sb、1％Sb、2％Sb吻合很好，说明制作的银锑标准物质可以作为下一步制作工作曲线的标样；

使用能量色散X射线荧光光谱仪测定锑Sb，首先确定测定条件，选择锑元素的Kα谱线，电压调至42.0KV，电流调至0.3mA，检测时间60秒；

然后分别测定4块标准物质，得到锑Sb元素的荧光强度，其锑元素Sb是与其含量成正比关系；

最后使用线性回归曲线法中的最小二乘法，计算出Y＝kX+b方程。

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备及方法；首先能量色散X射线荧光光谱法的检测时间非常短，从几秒到几十秒，若有准确结果，一般设定在30-60秒即可；可做到全部饰品的检测，随检随走，立等可取，一天检测上千件首饰也是可能的；然后，本方法是无损检测，对饰品没有任何损伤。最后，检测精度可达到相对误差小于5％，完全可以满足国家标准《GBT 28480-2012饰品有害元素限量的规定》的要求。

附图说明

图1为本发明的工作原理框图；

图2为本发明的X射线荧光光谱仪测定锑Sb图谱；

图3为本发明的中是无Sb、0.5％Sb、1％Sb、2％Sb的对比图谱；

图4为本发明中工作曲线计算结果图；

图5为本发明的X射线荧光产生示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5本发明提供的一种实施例：一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备，包括探测器和X射线高压发生器，所述X射线高压发生器通过X射线管将样品产生的X射线通过窗口进入探测器中，当样品被激发后产生的X射线通过窗口进入探测器，探测器把X射线能量转换成电荷脉冲，每个X射线光子在探测器中生成的电荷与该光子的能量成正比。该电荷被转换成电压脉冲，当这些电压脉冲经充分放大后，被送入脉冲处理器，脉冲处理器把这些代表着各个元素的模拟信号再转换成为数字信号，由单片机进行分类，分别存入多道分析器的相应通道内，使用2048道多道分析器；这些通道覆盖了分析的整个能量范围。最后由计算机读取数据，用分析软件进行分析计算。

一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的方法，具体包括如下步骤，首先需要制作银锑标准物质，计划制作纯银、银含锑Sb 0.5％、银含锑Sb 1％、银含锑Sb 2％的4种标准物质。

取99.99％的标准银锭，进行切割称重，使用千分之一天平分别称出9.950克、9.900克、9.800克(精度误差0.001克)；对应取纯度为99.99％的锑粉0.050克、0.100克、0.200克(精度误差0.001克)。使用TNRY-02C全自动X荧光光谱分析专用全自动熔样机进行熔融操作，分别把9.950克银和0.050克锑粉、9.900克银和0.100克锑粉、9.800克银和0.200克锑粉放入熔样机坩埚，温度调至1050摄氏度。使用熔样机的优势在于，全程自动处理，温度控制平稳、熔融后的成品均匀度非常好。熔融后的成品为厚度为3mm直径为25mm的圆片，分别在每个圆片上截取三个不同点的样品，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)进行锑含量检测，三点结果结果取平均值，与计划制作的银锑标准物质0.5％Sb、1％Sb、2％Sb吻合很好，说明制作的银锑标准物质可以作为下一步制作工作曲线的标样。

使用能量色散X射线荧光光谱仪测定锑Sb，首先确定测定条件，选择锑元素的Kα谱线，电压调至42.0KV，电流调至0.3mA，检测时间60秒。光谱仪正常检测其他贵金属时不使用滤光片，但是不使用滤光片在检测银锑中的锑元素时，对锑元素的Kα谱线的激发不是很好。我们经过实验筛选，使用0.05mm含量99.99％的铜箔作为滤波片，对锑元素的Kα谱线激发很好，同含量的锑，其谱线要明显高于无滤波片时的谱线。见图2，绿色谱线是无滤波片时0.5％锑Sb的Ka谱线，黑色谱线是加装0.05mm含量99.99％的铜箔的滤波片时0.5％锑Sb的Ka谱线，黑色谱线要高于绿色谱线。在相同检测条件下，不使用滤波片时，锑Sb的Ka谱线的区域总计数为3411，使用滤波片时总计数为4162.所以使用0.05mm含量99.99％的铜箔的滤波片对检测锑元素有很好的作用。

然后分别测定4块标准物质，得到锑Sb元素的荧光强度，其锑元素Sb是与其含量成正比关系，图3中是0％Sb、0.5％Sb、1％Sb、2％Sb的对比图谱，反应了SbKα的荧光强度与含量成正比分布，并且十分明显。同时在SbKβ处也有较为明显的谱线，说明能量色散X射线荧光光谱法对锑元素Sb的激发是比较有效的。

使用线性回归曲线法中的最小二乘法，计算出Y＝kX+b方程，图4是0.5％Sb、1％Sb、2％Sb，在工作曲线中的计算结果，上面的记录了锑(Sb)元素的强度、已知含量、计算含量及计算误差(含量单位为％)。通过此表可以清晰的看出，Sb强度与含量的正比关系。最后计算绝对误差均小于0.1％，说明对于锑(Sb)元素的检测精度较高，完全符合日常对银饰品的检测要求。

如图5所示，K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,其能量等于L层与K层的能级差，即，ΔE＝EK-EL。而由M层跃迁到K层辐射的X射线则叫Kβ射线，等等。同样,L层电子被逐出则可以产生L系辐射。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

本方法的技术原理：当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态。这个过程是辐射跃迁。即当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X射线荧光的能量是特征性的，与元素有一一对应的关系，可以据此进行元素定性分析。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的设备，其特征在于：包括探测器和X射线高压发生器，所述X射线高压发生器通过X射线管将样品产生的X射线通过窗口进入探测器中，探测器的输出端与冷却单元的输入端电性连接，冷却单元的输出端与前置放大器的输入端电性连接；所述前置放大器的输出端与脉冲处理器的输入端电性连接；所述脉冲处理器的输出端与主放大器的输入端电性连接，且主放大器的输出端与多道分析器的输入端电性连接；所述多道分析器的输出端与智能缓冲器的输入端电性连接，且智能缓冲器的输出端与计算机的输入端电性连接。

2.一种X射线荧光检测银饰品中锑元素含量的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

首先需要制作银锑标准物质，计划制作纯银、银含锑Sb 0.5％、银含锑Sb 1％、银含锑Sb 2％的4种标准物质；

取99.99％的标准银锭，进行切割称重，使用千分之一天平分别称出9.950克、9.900克、9.800克(精度误差0.001克)；对应取纯度为99.99％的锑粉0.050克、0.100克、0.200克(精度误差0.001克)；使用TNRY-02C全自动X荧光光谱分析专用全自动熔样机进行熔融操作，分别把9.950克银和0.050克锑粉、9.900克银和0.100克锑粉、9.800克银和0.200克锑粉放入熔样机坩埚，温度调至1050摄氏度；使用熔样机的优势在于，全程自动处理，温度控制平稳、熔融后的成品均匀度非常好；熔融后的成品为厚度为3mm直径为25mm的圆片，分别在每个圆片上截取三个不同点的样品，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)进行锑含量检测，三点结果结果取平均值，与计划制作的银锑标准物质0.5％Sb、1％Sb、2％Sb吻合很好，说明制作的银锑标准物质可以作为下一步制作工作曲线的标样；

使用能量色散X射线荧光光谱仪测定锑Sb，首先确定测定条件，选择锑元素的Kα谱线，电压调至42.0KV，电流调至0.3mA，检测时间60秒；

然后分别测定4块标准物质，得到锑Sb元素的荧光强度，其锑元素Sb是与其含量成正比关系；

最后使用线性回归曲线法中的最小二乘法，计算出Y＝kX+b方程。