一、实验目的

1．掌握比较光谱半定量分析方法；

2．了解半定量全分析中采用分段曝光、逐步加电流、减少背景、提高检出限能力等分析技术。

二、方法原理

1．原理概述

半定量是指分析的允许误差放得较宽的一种简易、快速的分析方法。通常规定两次分析结果A、B之间的误差，

或者经标准样品或化学分析的准确定量分析数据A和半定量分析数据B之间的误差

为合格。实际分析中平行对检应有90%以上的误差≤40%，其实质是一种近似定量。从常量分析观点看，上述误差似乎很宽，但要达到半定量分析的误差要求也并不容易，应对工作人员进行扎实的基础训练。

光谱半定量分析主要应用于以下三类工作中。

（1）进行金属测量、区域地质普查等地球化学找矿或填图。寻找原生或次生的分散晕和分散流；

（2）确定地层剖面对比样。通过元素在不同地层中出现的差别及含量变化来划分剖面并作比较；

（3）从事矿产普查或详查。了解样品的含矿性，确定有益与有害的伴生元素，剔除低于品位要求的样品，为进一步定量分析方法的选择提供依据。

为了全面地满足各类地质工作的要求，除了要确保一定的精密度和准确度外，分析的检出限应低于或接近于地壳或地区的平均丰度，这样才能保持90%以上的报出率。地球化学与地层对比样品，还要求较小的识别率（指对含量相近的谱线黑度能加以分辨的能力） 。

c是样品的元素含量，∆c是两个样品含量差的绝对值。由此可见，只有能满足上述要求的分析项目才能在地质工作中发挥作用。因此，要做好光谱半定量分析工作，必须从以下几个方面作出努力：

（1）要配制一套与待测样品在基体的物理、化学性质上尽可能接近的分析标准样品；

（2）要敏锐地观察谱线黑度微小变化，掌握谱线黑度与浓度之间的关系；

（3）力求掌握基体组分变化对黑度的影响；

（4）每个元素要选择一组检出限各异而又互相衔接的谱线，以适应各个含量范围的分析需要；

（5）熟悉谱线的波长位置、轮廓，并利用轮廓来校正含量的变化；此外，还应了解这些常用谱线可能受到的干扰。

可见，光谱半定量分析与经验的积累有很大关系，有些方面很难用文字表达，只有通过大量实践，并不断用定量分析或标准数据校正译谱的误差才能报出可靠的数据。

2．实验方法提要

进行光谱半定量分析是基于在一定条件下谱线的黑度与含量成正比的关系，将分析试样与一系列浓度不同的标准样品，在相同的实验条件下，摄在同一感光板上，以分析试样中待测元素的灵敏线与标准系列中该元素同一条波长的谱线比较其黑度，而定出待测元素的含量。

三、仪器设备与试剂材料

1. 摄谱仪：1米平面光栅摄谱仪或中型棱镜摄谱仪

2. 光谱投影仪

3. 感光板：紫外II型或III型

4. 光谱纯石墨电极或碳电极

5. 光谱全分析或简项分析标准一套，其含量范围可在0.001%～1%之间

6. 分析试样若干

7. 显影液、定影液

四、实验步骤

1．装填试样：将分析试样按矿样袋上编码顺序编写在分析报告单上，然后依此号码在预先制备好的电极小孔内装填试样，并同时装好一套标准试样，标准试样系列如下：

0.001%、0.003%、0.01%、0.03%、0.1%、0.3%、1%

或

0.001%、0.0025%、0.005%、0.01%、0.025%、0.05%、0.1%、0.25%、0.5%、1%

所用电极其规格上电极为圆形，下电极为：直径　　（毫米）孔深　　（毫米）壁厚　　（毫米）。要求电极必须清洁，规格要一致，试样要装满，压紧磨平，为了防止打弧时喷溅可加一滴10%的糖水溶液烘干备用。

2．摄谱：在暗室中装好紫外II型或III型感光板一块（规格可为9×12cm²或9×16cm²），将暗盒置于摄谱仪上检查工作条件，符合后即可开始摄谱。

工作条件：

摄谱仪型号　　　型

中心波长　　　　Å

光栅转角　　　　度

狭缝调焦　　　　毫米

狭缝倾角　　　　度

狭缝宽度　　　　微米，截取高度　　　　毫米

三透镜照明，中间光栅　　　　毫米

交流电弧，电源电压220伏。

（1）岩石、矿石的半定量全分析

将样品装入直径与深度均为2.5～3mm，壁厚0.5mm的电极孔穴中，利用分馏效应分两段或三段曝光。第一段8～10A，0～30s，以易挥发及部分中等挥发元素为主。第二段12～15A，以中等挥发元素为主。第三段18～20A，70s或90s后一直曝光到样品烧完为止，以难挥发元素为主。具体曝光时间可视所采用的电极孔穴不同而定。

有时为了加强分馏效应，采用较深的6mm孔穴，底层垫4～5mg 20%硫磺，80%碳粉作为载体，装样20mg，上部空出约2mm，压实，滴水烘干，依次摄取不同挥发性元素的光谱。第一段5A起弧升至8～10A，曝光30s，第二段升至14～15A，曝光40～50s，第三段从70～80s以后一直到样品烧完为止。

（2）化探样品的半定量分析

大批的化探样品一般基体成分比较一致，为提高工作效率常采用大电流小孔穴（Φ2.5mm×2.5mm）的电极。根据要分析元素的性质，摄一条或二条光谱，第一段8A起弧10s后增至10～12A，共曝光15s，移板后电流增至20A曝光到样品烧完为止。

3．暗室处理

显影：A、B显影液，用时1:1混合。

显影温度　　度（℃）

显影时间　　分　　秒

定影至感光板完全透明为止。

水洗：将定影好的感光板置于流水下冲洗5－10分钟，晾干备用。

4．译谱

（1）首先熟悉铁光谱图谱，要求记下2300Å至3400Å范围内各大波段特征铁谱线组。

（2）利用铁光谱标准图，找出下各元素谱线在感光板的位置，并与标准系列进行黑度比较给出待测试样含量记录在分析报告单上。

五、数据处理

光谱半定量送样及分析报告单

送样数　　　　矿区　　　　　　　　样品名称　　　　　　　　

分析人员　　　　　　报告日期　　　　

六、问题讨论

1．垂直电极法为什么是当前通用的半定量方法，其优点是什么？

2．为什么在多种元素同时测定时，经常采用全激发分段曝光摄谱？你如何确定分段曝光的时间和电流强度？

3．在做光谱半定量分析时，对分析线的选择有那些要求？