当代岩石矿物的分析离不开大型仪器的支持, 随着科学技术日新月异的发展, 传统方法已经不能像以前那样继续统治着化学分析领域, 当代大型仪器的“三高”特点, 为其取代传统方法提供了科学理论依据, 大型仪器的“高技术、高投入、高收益”, 三大特点完全符合当代社会岩石矿物分析发展的要求, 而传统的理论, 方法, 技术的低效率, 低质量控制要求已经不能满足当代社会的高速发展要求了, 而且其高消耗, 高污染又与当代社会的低碳环保要求相违背, 逆社会发展之潮流, 因此被取代只是时间的问题。而大型仪器的三低特点即“低能耗、低材料、低污染”刚好满足我们的低碳环保要求, 适应时代的要求, 促进社会的发展。
大型仪器在当代岩石矿物分析的主要应用领域有, 痕量领域, 微量领域, 常量领域。下面我们主要讨论在这几种领域大型仪器的应用, 以及与传统方法的对比。
1 痕量领域
传统方法在此领域的应用几乎为零, 20世纪由于受科学技术的限制。对于纳克或万亿分之几的 (PPT) 级别的分析技术取得的成果不是很理想, 其中主要有电弧法测银, 锡。和碳吸附富集后石墨炉能金, 前者由于受激发光源和背景干扰影响特别大, 所以分析结果的稳定性很差, 后者受活性碳的吸附率, 石墨炉的自身条件的限制所以结果也是精密度很差。
电感耦合等离子发射质谱仪 (ICP-MS) 由于其极高的分析灵敏度和极低的检出限, 在此领域的应用可谓如鱼得水。
ICP-MS应用等离子体作为光源, 具有较高的原子化, 激发能力, 再利用每种元素的核质比进行定量测定, 几乎可以分析元素周期表中所有的金属元素, 并且检出限在PPT以下, 同时也可以分析大部分的非金属元素如S, P, I等元素且检出限<1PPb。
ICP-MS与传统方法的结合已经取得了比较广泛的应用, 试样采用传统方法处理富集后, 应用ICP-MS高灵敏度, 极低检出限的特点测定一些贵金属或者是地壳中含量极低的元素的分析方法是传统与现代的分析方法完美结合。
2 常量领域
在常量领域中传统方法得到了最为广泛的应用, 绝大多数金属元素通过近代科学工作者的辛苦劳动, 不断创新基本上形成了一整套完整的分析体系。较高含量的铜元素采用短碘量法, 较低含量的采用极谱法, 还有EDTA容量法测定较高含量的铅, 锌元素, 对于较低含量的铅, 锌元素采用极谱法, 硫酸钡重量法测定硫元素, 动物胶重量法测定硅元素等等, 可以说常量领域一直是传统方法占主导地位, 然而冗长的流程, 复杂的操作流程, 分析结果受自然环境, 人为因素影响较大, 并且一次只能分析一种元素而且大部分要根据元素的含量多少对于同一种元素采用不同的分析方法。
因此传统方法虽然经历百年的历史沉淀, 而且也是不断的发展创新, 但是当代社会对于分析准确度, 分析速度的要求越来越高, 越来越快, 传统方法已经不能很好的满足社会发展的要求了, X射线荧光光谱仪是利用X射线激发样品中内层电子。产生特征X射线即X射线荧光 (XRF) , 通过分析样品中的不同元素产生的X射线荧光的波长和强度 (能量) , 进而获得样品中组成元素的信息, 从而达到定性定量分析的目的。
XRF分析特点主要有: (1) 适用于较高元素的定量分析如铁, 硅, 锰等等元素。 (2) 同时多元素分析, 如硅酸岩的铁, 硅, 铝, 钙, 镁等十多种元素的同时同步分析。 (3) 元素分析由于只是采用X射线照射, 不损害待测样品的物理化学形态, 因此是无损检测, 以此可以对珠宝, 文物, 易燃, 易爆品, 毒品等化学方法不容易测定的物品进行测定。
3 微量领域
在微量领域传统方法主要是以仪器分析为主, 比如原子吸收测定化探样品中的铜。铅, 鋅, 钴等。极谱法测定钨, 钼等。电弧法测定银, 锡。原子荧光法测定砷, 锑, 铋。由于元素含量较低, 在此领域传统手工项目较少, 而传统方法对于操作人员的素质要求较高, 不但要求会熟练应用仪器分析, 而且要求熟悉仪器原理, 会维护仪器, 处理一些常见出现的问题。这就要求分析人员具有一定的科学文化素质, 丰富的测试经验。
电感耦合等离子发射光谱仪 (ICP-OES) , 是当代化探分析的主要大型仪器。ICP-OES利用等离子体较高的激发温度, 激发出样品中的外层电子
E=Hv
发射出特征谱线的波长, 在根据发射特征谱线的强度, 经过CID检测器, 将其光信号转换为电信号进而确定出待测样品的含量。
ICP-OES在化探样品的分析中具有以下特点: (1) 由于ICP光谱相对传统光源具有良好的原子化, 激发能力, 所以对大多数元素具有很好的检出限, 一般为0.10到100纳克每毫升。 (2) 由于ICP光源具有较好的稳定性, 所以ICP-OES的测定结果具有很好的精密度通常RSD<1%, 。 (3) ICP-OES可以同时分析多种元素并且试样分析受基体干扰较小, 参比样品无需进行严格的基体匹配, 并且一般情况下不用内标。
4 结语
随着社会的不断进步, 科技的不断发展, 大型仪器在现代岩石矿物的分析应用也是越来越广泛, 传统方法被其逐步取代已经是历史的必然, 衷心希望全国各大实验室加大对大型仪器的研发投入!
摘要：随着社会经济的发展, 科学技术的不断进步, 人类社会所面临的问题越来越复杂, 对于岩石矿物分析而言, 传统方法, 无论是在分析速度上还是在操作复杂程度上, 以及在分析结果的准确度, 精密度, 以及检测范围上都不能完全满足当代矿物分析的质量控制要求, 因此大型仪器在岩石矿物分析领域的应用必然会掀起一场巨大的化学分析改革
关键词：大型仪器,岩石矿物,化学分析