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1、Rigaku制备粉末样品的要点（压片法）株式会社理学MCC9-12 20090210目 录1.概要12.关于粘合剂23.关于样品成型用模具、环以及杯34.粉末压片样品制作实例44.1 干燥44.2 灼热54.3 混合粉碎54.4 加压成型74.5 下照射式光谱仪的注意点91. 概要荧光X射线分析的特长是可以对原封不动的状态的液体、固体、粉末样品迅速进行测量。 关于粉末样品的测量方法有：通过几十几百kN加压，成盘形状态后进行测量（压片法）；将粉末样品直接投入专用样品容器后进行测量（松散粉末法）；或者溶解于四硼酸锂(Li2B4O7)等溶剂，成玻璃状态后进行测量（玻璃熔片法）等。用压片法对粉末样品进
2、行分析时，如成型性及保型性不充分，则在样品室的光路气氛变更时（样品入口）、样品传送时或者测量进行中，从压片样品表面有粉末四处飞散，因此有可能因光谱仪内部污染而使得分析或光谱仪动作不良。此时，混合粘合剂这种成型助剂来加压成型，可以提高成型性及保型性，或用分析窗口用薄膜遮盖样品，防止粉末四处飞散。特别是下照射式光谱仪，样品的四处飞散及落下很有可能引发严重的故障，要充分注意。（请参考“4.5下照射式光谱仪的注意点”）另一方面，分析重元素时，因为测量谱线能量很高，分析窗口薄膜的吸收几乎为零，因此没有问题。特别是测量Si以下的轻元素时，使用粘合剂粘合比没使用时，或使用分析窗口薄膜比使用粘合剂粘合时，粘合
3、剂或薄膜的吸收更大。所以要求轻元素的灵敏度很高的时候，要尽量避免使用粘合剂和分析窗口用薄膜。本说明书的内容是用压片法来进行粉末样品制备时的注意点。2. 关于粘合剂将粉末样品加压成型时，有时会使用粘合剂来改良成型性及保型性等。粘合剂一览表如下。最稳定的粘合剂是Spectro Blend，针对已经十分细微的粉末（粒径在约50m以下）样品进行混合。如在粉碎的同时进行混合，要使用RS系粘合剂或硼酸。RS系粘合剂比较便宜，因此需要处理大量样品时使用。比起RS系粘合剂，硼酸可以进行稳定的测量，但因其有吸湿性，所以要注意保管。粘合剂一览产品编号等单 位備考RS1100（聚苯乙烯系粉末）粉 末500g/瓶C：
4、66.7mass%、O：27.3mass%、H：6.0mass%（化学式：C13H14O4），熔点185200RS1101（ 同 上 ）粉 末1kg/瓶同上RS1103（ 同 上 ）粉 末3kg/瓶同上CH660（Spectro Blend）粉 末454g/瓶C：77.1mass%、O：5.4mass%、H：12.8mass%、N：4.7mass%（化学式：C19H38ON），熔点140145CH690（ 同 上 ）1/2g丸剂500丸/瓶同上CH750（ 硼 酸 ）1/2g丸剂1000丸/瓶O：77.6mass%、B：17.5mass%、H：4.9mass%（化学式：H3BO3），熔点169
5、详细请参考“FOR X-RAY FLUORESCENCE ANALYSIS SAMPLE PREPARATION INSTRUMENTS AND ACCESSORIES”商品目录。3. 关于样品成型用模具、环以及杯样品成型用模具有两种，一个是圆筒型，一个是环型。特长如下。（）圆筒型将粉末样品放入套筒中，用活塞加压进行成型。圆筒型有样品杯样式、非样品杯的样式、以及两种皆可对应的样式。活塞套筒活塞粉末样品（）环型模具两片成套，在一片上设置氯乙烯环或铝环，将粉末样品放入环内，用另外一片模具进行加压成型。粉末样品环模具本公司提供的模具、环以及杯种类繁多、品种齐全，用户可以根据用途来选择最佳的组合。详细
6、请参考“FOR X-RAY FLUORESCENCE ANALYSIS SAMPLE PREPARATION INSTRUMENTS AND ACCESSORIES”商品目录。 4. 粉末压片样品制作示例在此介绍用环型模具使粉末压片样品成型的流程示例。4.1 干燥将粉末样品分散在玻璃盘、灰化碟等上，用热风干燥机在105条件下干燥1个小时以上（消除吸附水）。为防止干燥后再吸附水分，称重量等动作请迅速进行，需要保存时，请使用干燥器。 粉末样品热风干燥机灰化碟子要防止粉末样品对干燥器内部的污染，或者将多种样品同时进行干燥时，要采取相应措施，为了不妨碍干燥，要确保通气顺畅，同时也要防止样品粉末四处飞散
7、。例如，从上往下扣放灰化碟，扣放时留出空间，等等。 4.2 灼热要计算灼热减量或分析灼热后的样品时（消除结晶水、碳酸根等），在4.1流程中干燥后的样品还需要进行高温处理。 1准备恒温化完毕的坩埚。使用坩埚时，必须用坩埚钳（夹具等），绝对不可以用手直接触摸。 2用电子天平称准确称量坩埚的质量X。 3在电子天平上称，将在4.1中干燥过的粉末样品投入到坩埚，准确称量粉末样品和坩埚总和质量Y。取粉末样品量的大致标准为：只需要计算灼热减量时，取1克左右，要一起准备制备用样品时取5克左右。 4粉末样品跟坩埚一起放在马弗炉，在9501200条件下灼热1个少时。 虽然灼热温度越高灼热效果越好，但是要分析卤素、
8、硫磺等容易挥发的成分时，灼热温度要控制在1050以下。此外，有必要遵照规格等时，请遵照规格进行。 5灼热后在炉里放置至200左右，然后在干燥器里放冷至室温。 6放冷后，用电子天平称准确称量灼热后的粉末样品和坩埚质量总和Y。 7用(Y-Y)/(Y-X)*100 ，计算灼热减量。X : 空坩埚的质量Y : 粉末样品和坩埚的总和质量Y: 灼热后的粉末样品和坩埚的总和质量4.3 混合粉碎分析粉末样品时，为减轻矿物效应和粒度效应等不均一效应，需要将粒径制备在50m以下。此时，将样品和粘合剂一起放在粉碎容器里，可以同时进行粉碎和混合。粘合剂量的大致目标取样品量的10%左右进行调配。但是有的样品调配比例会比
9、较高。比如，煤灰等约是20%，活性炭等是有时超过50%。 本公司提供的粉碎容器和粉碎机品种繁多。详细请参考“FOR X-RAY FLUORESCENCE ANALYSIS SAMPLE PREPARATION INSTRUMENTS AND ACCESSORIES”商品目录。关于岩石样品，硅石、氧化铝等硬质成分多，所以选择粉碎效果高的碳化钨粉碎容器比较合适。但是粉碎时从粉碎容器中会混入钨、钴杂质，需要注意。为了除掉在容器里边残留的之前粉碎过的样品的影响，首先要把分析的样品粉碎一次。然后除掉粉碎的样品后，重新开始分析样品。 结束分析样品后，为了清洁容器内部，请把清洁剂等研磨剂或硅石等硬质粒子粉碎
10、，之后用流水洗好，其次用纯水清洁。最后擦好水分之后，用酒精纸擦或用吹风机把它干好。 1用丸剂粘合剂时，将1个质量准确称量，投入到粉碎容器。用粉末粘合剂时，大约需要0.5g，请以0.5g为标准进行准确称量。 2将粉末样品适量（用粘合剂时，要准确称量上述粘合剂的10倍量）投入到粉碎容器。 3为提高粉碎效率，并防止样品粘合到粉碎容器，根据需要加入n-己烷34ml（针对样品1克加约0.60.8ml）来作为粉碎辅助剂（湿式粉碎）。用粘合剂Spectro Blend时，Spectro Blend会溶化在n-己烷中，所以不可以同时使用，请单独将已经粉碎的样品和Spectro Blend分别准确秤量投入到塑料
11、袋中摇混后，在研钵中轻轻地混合（或者也可以使用Spectro Mill（请参考商品目录）短时间摇动混合30秒以下）。 n-己烷是易燃性液体，遵照本国的法令，使用时要充分注意。 4一定时间（约13分钟）用粉碎机进行粉碎。粉碎时间越长粉碎效果越高，但是时间太长，发热显著，有时候会导致样品变质，要充分注意。 5请从粉碎容器回收样品。4.4 加压成型 1在模具上放置环。模具环 2盛一定量（约37克）的样品在环里，环中央像山一样。 3用加压机，在一定压力（铝环加压100250kN，氯乙烯环加压80200kN，约30秒）下加压成型。 4取出样品，用鼓风等将压片表面的粉末消除，即完成。 5根据需要，确认制作
12、的压片样品有充分的耐热性和保型性等（请参考4.5）。4.5 下照射式光谱仪的注意点如前所述，关于下照射式光谱仪，样品的脱落可能引发致命的事故。因此，除要注意上述流程外，还要更加注意耐热性和保型性。具体来说，就是将用压片法制备的样品用下照射式光谱仪进行测量时，原则上要使用粘合剂或者分析窗用薄膜，如分析时不能使用这些东西，要事先充分确认在测量中样品不会脱落。接下来介绍一下，在不使用粘合剂和分析窗用薄膜时，简单的压片样品耐热性及保型性确认方法和制作样品示例。请参考，并在测量时进行充分确认。 1耐热性测试：经X射线照射，样品温度上升，其结果是低熔点样品溶化脱落，或升华性样品消失。所以要确认样品是否会溶
13、化或升华。小型机的话，加热至60左右后进行确认。大型机的话，加热至100左右后进行确认。 2保型性测试：将包药纸等放在桌上，从5cm以上高度水平仍下至桌上样品的测量面，确认其不会破损等。 3由于热、X射线照射等可能引发收缩或反应的样品，要采取对策切实防止其脱落。针对这些特性不明确的样品，要使用分析窗用薄膜或小径罩进行预备测量，要充分确认样品状态没有变化。此外，没有脱落时也要小心确认，如因膨胀，触碰到样品下边的X射线管球，可能会引发严重事故。一般来说，二氧化硅（硅石）的这类近似球状的粒子，粒子间的结合很弱，加压成型后的保型性低。用氯乙烯环制造的压片样品，因为氯乙烯的耐热性不好，不能直接进行耐热性
14、测试，所以请分别进行上述的1和2分步骤。 4进行1、2测试的样品不要原封不动地进行测量，要另外单独在同样的条件下制作测量用压片样品或者在同样的条件下再加压。 5对制作后保管了很长时间的压片样品进行测量时，充分确认其没有破碎、破损、吸湿膨润等，根据需要，进行上述1、2的测试（建议尽可能重新制备）。吸湿膨胀实例（样品：茶叶）吸湿膨胀实例（样品：茶叶、背面）因长时间保管造成的破损、裂纹实例（样品：硅酸盐水泥） 6实例样品如下，请参考。例1)食盐颗粒粉碎：碳化钨容器，湿式1.5分钟成型：环型（用铝环），载荷100200kN备注：这种粉末的保型性非常高，一般来说，如果成型载荷是200kN的话，从1m左右
15、高度落下也不会被损坏。但是由于个人样品的保管状态多少有差异，因此请务必事先确认保型性等。例2) 硅酸盐水泥（用杯时）粉碎：碳化钨容器，湿式3分钟成型：圆筒型（用铝杯），载荷300kN备注：根据水泥的品种不同，也有可能必须要加粘合剂。请务必事先确认保型性等。用氯乙烯环高载荷(150kN以上)加压成型时，有时由于打开载荷时的恢复程度对分析面和环会产生差异（一点塌），因此对分析值有影响。此时，需要降低成型载荷（约80100kN），但成型载荷低的话保型性也不好，所以请小心地进行保型性测试。例3）硅酸盐水泥（用环时）粉碎：碳化钨容器，湿式3分钟成型：模具型（使用铝环或氯乙烯环），载荷150200kN备注
16、：粒子流动性和环的弹性（氯乙烯环比铝环载荷开放时的恢复程度大，但因此其柔软性可以补充粒子流动性）问题上，使用铝环时，样品的表面容易产生差异或环外周容易发生破损，在进行测量时，这些部分容易发生解体。所以保型性的确认要特别小心地进行，哪怕有一点担心，也要使用粘合剂等来处理，或者换成铝杯来加压成型。 例4）岩石样品（安山岩）粉碎：碳化钨容器，湿式3分钟成型：模具型（使用氯乙烯环），载荷200kN备注：岩石样品的品种非常多，要特别注意富含硅石的样品。请务必确认保型性等。例5）茶叶粉碎：Spectro Mill，干式两分钟成型：圆筒型，载荷250300kN备注：茶叶的茎等不能完全粉碎（下图左是粉碎前，下图右是粉碎后），但成型性好。由于吸湿会膨胀或者由于X射线照射（包括热的影响）有可能会收缩。因此除务必确认耐热性和保型性外，样品制备和保管也要充分注意，测量前要确认其无异常收缩。
