一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质及其制备方法

摘要

本发明公开了一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质及其制备方法，该标准物质由三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯和聚乙烯制备而成，上述标准物质具有耐潮解、均匀性好及稳定性好等优点，可作为能量色散X射线荧光光谱仪的标准物质使用，用于该仪器能量非线性的评价。

说明书

技术领域

本发明属于计量标准物质领域，具体涉及一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质及其制备方法。

背景技术

能量色散X射线荧光光谱仪(以下简称EDXRF)是一种可以快速、无损、宽量程测定各类样品多种元素的仪器，被广泛应用于矿物、医药、金属、石油等领域。

EDXRF可以检测样品中多种元素的原理在于，样品中的不同元素在经过X射线照射后会发射不同能量的特征响应，比如Ti元素的Ka1特征响应在4.512Kev，Cr元素的Ka1特征响应在5.414Kev等等，通过检测这些特征响应，EDXRF就可实现样品中多种元素的定性定量分析。各元素的特征响应属于自然常量，其理论特征响应是固定值，但由于EDXRF检测器检测能力以及信号传输、软件算法等各种因素的原因，EDXRF实际检测到的特征响应与各元素的理论特征响应间会存在一定的偏差，从而影响测试精度。

目前主流的评价此偏离程度的方法是计算EDXRF的能量非线性。具体的步骤如下：(1)将多种不同元素的金属氧化物(通常不少于4种)共混后通过硼酸压制成样片，(2)分别测定样片中各元素特征响应，(3)从这多种元素中剔除一个元素(通常为特征响应在中间位置的元素)，将剩余的各元素实测特征响应与理论特征响应建立线性工作曲线得到一个线性方程，(4)通过这个线性方程计算出剔除的那个元素的特征响应，(5)将计算出的特征响应减去实测特征响应，取绝对值后再除以能量的最大值，即为能量非线性。

上述的样片是通过金属氧化物与硼酸压片制得，存在易潮解、不均匀、性能稳定性差等问题。

因此如何克服上述样片存在的问题，获得更加稳定均一的标准物质成为本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明针对现有技术存在的空白之处，提供了一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质及其制备方法，该标准物质由三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯和聚乙烯制备而成，上述标准物质浓度范围宽，各元素含量覆盖范围广，具有耐潮解、均匀性好及稳定性好等特点，可作为能量色散X射线荧光光谱仪的标准物质使用，用于该仪器能量非线性的评价。

本发明的具体技术方案是：

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，其组分含量按重量百分比计为：

三氧化二铝1.89％～9.44％、二氧化锰1.58％～7.91％、氧化铜1.25％～6.26％、三氧化二钇1.27％～6.35％、氧化银1.07％～5.37％、聚乙烯蜡2％～4％、聚丙烯3％～8％、余量的聚乙烯；

其中三氧化二铝含量对应Al元素含量为1％～5％；

二氧化锰含量对应Mn元素含量为1％～5％；

氧化铜含量对应Cu元素含量为1％～5％；

三氧化二钇含量对应Y元素含量为1％～5％；

氧化银含量对应Ag元素含量为1％～5％；

更进一步的，各种金属氧化物的粒度为：

三氧化二铝的粒度为400目～500目；

二氧化锰的粒度为500目～600目；

氧化铜的粒度为200目～300目；

三氧化二钇的粒度为2000目～2500目；

氧化银的粒度为400目～600目。

粒度过细或过粗都会影响其在聚乙烯中的分散效果，导致均匀性不佳，上述范围为最佳粒度范围。

除此之外，聚丙烯的熔融指数为70-80g/10min；

聚乙烯的熔融指数为25-30g/10min，具体可以选自高密度聚乙烯(HDPE)；

聚乙烯蜡的分子量在4000-5000。

更优选的聚乙烯蜡的用量为3％-4％；聚丙烯的用量为5％～6％。

选用聚乙烯作为基础材料配合上述辅料可以使最终获得的标准物质稳定，提高分散性，使其分散的更加均匀。

上述能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质的制备方法，包括以下步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为170-180℃，螺杆长径比48-64，螺杆转速500-600r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区160～170℃，二区170～180℃，三区180～190℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：80～90r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

通过上述步骤即可获得目标标准物质，可直接作为能量色散X射线荧光光谱仪的标准物质使用。

上述原材料的种类、配比、目数等参数，以及制备方法及加工参数是发明人通过大量实验从诸多原材料、加工方法及参数中筛选出来的，目的是保证所制备出的标准物质可以用于能量色散X射线荧光光谱能量非线性的评价，并同时具有耐潮解、均匀性好及稳定性好等优点。

综上所述，本申请提供的能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，在30℃、75％RH湿度箱中存放24h无潮解碎裂；5片标准物质的相对标准偏差在1％以内；6个月能量非线性变化在0.05％以内；具有耐潮解、均匀性好及稳定性好等优点，可作为能量色散X射线荧光光谱仪的标准物质使用，用于该仪器能量非线性的评价。

附图说明

图1为实施例1所制备标准物质通过EDXRF测试，将Al、Mn、Y、Ag实测特征响应与理论特征响应建立的拟合工作曲线，

图2为实施例1所制备标准物质通过另外一台EDXRF测试，将Al、Mn、Y、Ag实测特征响应与理论特征响应建立的拟合工作曲线，

图1和图2对应的数据分别见表1和表2，从中可以看出本发明的标准物质可以很好的分辨两台仪器的能量非线性的差异。

表1图1对应数据

表2图2对应数据

图3为实施例1所制备标准物质存放6个月后，通过与图1相同的EDXRF测试，将Al、Mn、Y、Ag实测特征响应与理论特征响应建立的拟合工作曲线，

图3对应的数据见表3，从中可以看出本发明的标准物质在存放6个月后，所建立的拟合工作曲线与6个月前的基本相同(图1)，说明标准物质的稳定性很好。

表3图3对应数据

图4为对比例1所制备样片用与图1相同的EDXRF在同一天内测试，将Al、Mn、Y、Ag实测特征响应与理论特征响应建立的拟合工作曲线。

图5为对比例1所制备样片存放6个月后，用与图3相同的EDXRF在同一天内测试，将Al、Mn、Y、Ag实测特征响应与理论特征响应建立的拟合工作曲线，

图4和图5对应的数据分别见表4和表5，可以看出通过硼酸压片制备的样品在存放6个月后，能量非线性数据与6个月前的结果有很大差异，稳定性远差于本发明的标准物质。

表4图4对应数据

表5图5对应数据

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，以质量百分数计含有：三氧化二铝1.89％、二氧化锰3.16％、氧化铜3.76％、三氧化二钇5.08％、氧化银5.37％、聚乙烯蜡3％、聚丙烯6％、余量的聚乙烯。

所用聚乙烯的熔融指数为25g/10min、聚丙烯的熔融指数为75g/10min、聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯蜡的分子量在4000、三氧化二铝的粒度在500目、二氧化锰的粒度在550目、氧化铜的粒度在200目、三氧化二钇的粒度在2500目、氧化银的粒度在600目。

其制备方法包括下述步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为170℃，螺杆长径比64，螺杆转速550r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区160℃，二区175℃，三区185℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：90r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

实施例2

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，以质量百分数计含有：三氧化二铝3.57％、二氧化锰1.58％、氧化铜6.26％、三氧化二钇6.35％、氧化银2.48％、聚乙烯蜡2％、聚丙烯4％、余量的聚乙烯。

所用聚乙烯的熔融指数为28g/10min、聚丙烯的熔融指数为80g/10min、聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯蜡的分子量在5000、三氧化二铝的粒度在400目、二氧化锰的粒度在500目、氧化铜的粒度在250目、三氧化二钇的粒度在2000目、氧化银的粒度在500目。

其制备方法包括下述步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为175℃，螺杆长径比48，螺杆转速500r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区170℃，二区170℃，三区180℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：85r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

实施例3

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，以质量百分数计含有：三氧化二铝6.42％、二氧化锰5.36％、氧化铜1.25％、三氧化二钇4.36％、氧化银3.55％、聚乙烯蜡3.5％、聚丙烯3％、余量的聚乙烯。

所用聚乙烯的熔融指数为30g/10min、聚丙烯的熔融指数为70g/10min、聚乙烯为低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯蜡的分子量在4500、三氧化二铝的粒度在450目、二氧化锰的粒度在550目、氧化铜的粒度在250目、三氧化二钇的粒度在2200目、氧化银的粒度在400目。

其制备方法包括下述步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为180℃，螺杆长径比48，螺杆转速600r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区160℃，二区180℃，三区185℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：90r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

实施例4

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，以质量百分数计含有：三氧化二铝4.31％、二氧化锰7.91％、氧化铜3.55％、三氧化二钇1.27％、氧化银4.86％、聚乙烯蜡4％、聚丙烯8％、余量的聚乙烯。

所用聚乙烯的熔融指数为28g/10min、聚丙烯的熔融指数为72g/10min、聚乙烯为低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯蜡的分子量在4000、三氧化二铝的粒度在500目、二氧化锰的粒度在600目、氧化铜的粒度在300目、三氧化二钇的粒度在2000目、氧化银的粒度在400目。

其制备方法包括下述步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为175℃，螺杆长径比56，螺杆转速500r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区165℃，二区175℃，三区190℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：85r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

实施例5

一种能量色散X射线荧光光谱仪能量非线性评价用标准物质，以质量百分数计含有：三氧化二铝9.44％、二氧化锰6.22％、氧化铜2.38％、三氧化二钇3.22％、氧化银1.07％、聚乙烯蜡2.5％、聚丙烯5％、余量的聚乙烯。

所用聚乙烯的熔融指数为26g/10min、聚丙烯的熔融指数为70g/10min、聚乙烯为高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯蜡的分子量在5000、三氧化二铝的粒度在400目、二氧化锰的粒度在600目、氧化铜的粒度在200目、三氧化二钇的粒度在2500目、氧化银的粒度在600目。

其制备方法包括下述步骤：

(1)三氧化二铝、二氧化锰、氧化铜、三氧化二钇、氧化银、聚乙烯蜡、聚丙烯、聚乙烯在真空烘箱中以60℃，0.01个大气压的真空度下干燥6h；

(2)将所有原材料通过双螺杆挤出造粒机中挤出造粒3遍，造粒温度为170℃，螺杆长径比64，螺杆转速550r/min；

(3)将样品通过注塑机注射成型，注塑温度分为4区，一区170℃，二区170℃，三区180℃，喷嘴区200℃。螺杆转速：80r/min，注射压力12Mpa，成型周期180s。

对比例1

将三氧化二铝1.89％、二氧化锰3.16％、氧化铜3.76％、三氧化二钇5.08％、氧化银5.37％、余量的硼酸混合研磨30min，通过压片机压制成样片。

实施例1-5及对比例1获得的标准物质测试结果如下所示，其中：

(1)环境稳定性通过将标准物质在30℃、75％RH温湿度箱中存放24h来评价。

(2)均匀性通过EDXRF测试标准物质的信号强度，以5片测量结果的相对标准偏差来评价，相对标准偏差越小越好。

(3)性能稳定性通过实测同一台仪器EDXRF的能量非线性，根据6个月前后实测值的差值来评价，差值越小越好；结果如下表：

从上表对比例1测试结果可以看出，采用硼酸压片方法制备的标准物质不耐潮解，同时其均匀性和稳定性较差；从实施例1～5测试结果看出，本发明制备的标准物质耐潮解，同时具备很好的均匀性和稳定性。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。