蘭志山

[摘 要]隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，市場(chǎng)上黃金飾品的樣式、品種越來(lái)越多樣化。由于制作工藝的不斷進(jìn)步，以假亂真的偽劣黃金飾品的數(shù)量越來(lái)越多，嚴(yán)重侵害了消費(fèi)者的利益。因此，在不破壞黃金飾品的情況下，對(duì)飾品進(jìn)行檢測(cè)就顯得格外重要。本文對(duì)黃金飾品純度的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析研究。

[關(guān)鍵詞]黃金飾品；X射線；無(wú)損檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）20-0094-01

X熒光能譜儀主要由信號(hào)處理和數(shù)據(jù)計(jì)算、樣品室、X熒光探測(cè)器、X熒光激發(fā)源四個(gè)部分構(gòu)成。X熒光能譜儀能夠?qū)S金飾品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，具有準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便、不破壞黃金飾品的特點(diǎn)。

1、 X熒光光譜法無(wú)損檢測(cè)概述

1.1 X熒光

在電子躍遷中，外層電子攜帶的能量高于內(nèi)層電子攜帶的能量，電子從外層遷移到內(nèi)層空穴后，將釋放多余的能量。能量釋放的形式是電磁波，高頻電磁波的頻率位于X波段上時(shí)，就是一種X射線，即X熒光。由于不同原子的電子能級(jí)存在特征性，當(dāng)原子受到外界激發(fā)時(shí)，電子躍遷中的X熒光也存在特征性，存在著特定的能量與波長(zhǎng)。

為了使被檢測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生特征的X熒光，就應(yīng)當(dāng)選用較高能量的光子源激發(fā)。通常，光子源可以選用高能量的加速離子或電子，可以選用X射線，可以選用γ射線。通常為了進(jìn)行激發(fā)，可以采取以下幾種方法。首先，源激發(fā)。因?yàn)榉派湫酝凰匚镔|(zhì)能夠連續(xù)發(fā)出γ射線，所以可以激發(fā)X熒光。通常，源激發(fā)采用的放射性同位素物質(zhì)包括109Cd、55Fe、244Cm、241Am等。將反射性同位素位置放置于密封的鉛罐中，在鉛罐上留出幾十毫米或幾毫米孔徑的小孔，便于γ射線照射被待檢測(cè)物質(zhì)。信噪比高、單色性好、重量輕、體積小、可制造簡(jiǎn)易式便攜的儀器，是源激發(fā)的主要特點(diǎn)。但是，源激發(fā)具有功率低的缺點(diǎn)，測(cè)量靈敏度與熒光前度較低。此外，一種放射性同位素只可以分析少量的元素，在分析更多的元素時(shí)，需要混合使用多種放射性同位素源。其次，管激發(fā)。激發(fā)源是X射線管，即是管激發(fā)。使用密封金屬管作為X射線管，利用高壓將高速陰極電子束打在Mo靶、W靶、Rh靶、Cu靶等陽(yáng)極金屬材料靶上，從而激發(fā)X射線。經(jīng)過(guò)金屬管的端窗或側(cè)窗，X射線照射到待檢測(cè)物質(zhì)上，進(jìn)而激發(fā)X熒光。因?yàn)閄射線管能夠發(fā)出強(qiáng)度較高的X射線，所以能夠充分激發(fā)、測(cè)量待檢測(cè)物質(zhì)中的痕量元素。此外，因?yàn)槟軌螂S意調(diào)整X射線管的電流與高壓，所以可以獲得能量分布不同的X射線，更加有利于檢測(cè)。

1.2 X熒光的探測(cè)

當(dāng)光子源照射到待檢測(cè)的物質(zhì)上時(shí)，構(gòu)成物質(zhì)的不同元素將發(fā)出具有各自特征的、混和在一起的X熒光。X熒光存在特征的能量與波長(zhǎng)，物質(zhì)中產(chǎn)生熒光元素的濃度直接影響著熒光的強(qiáng)度。為了區(qū)分各個(gè)元素混和在一起的X熒光，可以采用相應(yīng)的分光技術(shù)。經(jīng)常使用的分光技術(shù)主要有兩種：波長(zhǎng)色散廣譜技術(shù)和X熒光能譜技術(shù)。

X熒光能譜可以進(jìn)行定性和定量分析。X熒光能譜定性分析，能夠判斷X熒光能譜中的熒光峰位，根據(jù)峰的能量位置推測(cè)待檢測(cè)物質(zhì)中含有的元素。各個(gè)元素的峰位在X熒光能譜儀上均對(duì)應(yīng)著一個(gè)能量值。X熒光能譜定量分析，即根據(jù)X熒光能譜峰的計(jì)數(shù)強(qiáng)度和待檢測(cè)物質(zhì)中元素的濃度的相關(guān)性，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，依據(jù)X熒光能譜峰的計(jì)數(shù)強(qiáng)度確定待檢測(cè)物質(zhì)中元素的濃度。

X熒光是非可見(jiàn)光，是波長(zhǎng)非常短的電磁波，通常使用探測(cè)器將X熒光的電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)。Ge（Li）鋰漂移鍺晶體探測(cè)器、液氮致冷或電致冷Si（Li）鋰漂移硅晶體探測(cè)器、高純鍺晶體探測(cè)器、高純硅晶體探測(cè)器、半導(dǎo)體致冷Si PIN探測(cè)器、HgI2晶體探測(cè)器、充氣（He，Ar，Kr等）正比計(jì)數(shù)管、NAL晶體閃爍計(jì)數(shù)器等是幾種使用較廣的探測(cè)器。熒光探測(cè)的能量范圍、分辨率、檢出限等是判斷探測(cè)器性能的主要參照指標(biāo)。高檔探測(cè)器能夠同時(shí)檢測(cè)濃度不同的所有元素，分辨率通常是150～180eV。中檔探測(cè)器能夠檢測(cè)數(shù)量較多的元素，卻難以有效地檢測(cè)痕量元素，分辨率通常是200～300eV。低檔探測(cè)器只能檢測(cè)少量的元素，難以檢測(cè)物質(zhì)中存在的微量元素，分辨率通常是700～1100eV。

1.3 X熒光能譜儀

目前，X熒光能譜儀的種類(lèi)較多，既有能夠在野外使用的便攜式簡(jiǎn)易熒光能譜儀，又有能夠在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行精密檢測(cè)的大型X熒光能譜儀。X熒光能譜儀的工作原理都是一樣的，X熒光能譜儀檢測(cè)通常包括四個(gè)主要的系統(tǒng)：信號(hào)處理和數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、樣品室、X熒光探測(cè)器、X熒光激發(fā)源。

目前，X熒光能譜儀主要有便攜式熒光能譜儀、小型管激發(fā)X熒光能譜儀、大型X熒光能譜儀等幾種類(lèi)別。首先，便攜式熒光能譜儀。便攜式熒光能譜儀的激發(fā)源是同位素源，具有體積小巧、攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)，適用于野外分析與現(xiàn)場(chǎng)分析，適用于大型工件鑒定與零件元素分析的鑒定。便攜式熒光能譜儀的主要缺點(diǎn)是難以獲得較高的分析精度，通常用于準(zhǔn)定量分析、半定量分析或定性分析。其次，小型管激發(fā)X熒光能譜儀。小型管激發(fā)X熒光能譜儀采用正比計(jì)數(shù)管技術(shù)，體積較小，價(jià)格較低，適用于分析高含量單元素。但是，小型管激發(fā)X熒光能譜儀的分辨率較差，難以準(zhǔn)確分析多元素或相鄰元素，通常只能對(duì)一個(gè)元素做半定量分析。第三，大型X熒光能譜儀。大型X熒光能譜儀采用的是管激發(fā)與Si（Li）探測(cè)器技術(shù)，可以分為電制冷與液氮制冷兩種。大型X熒光能譜儀具有很高的靈敏度、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度，能夠?qū)a～U的各種元素進(jìn)行同時(shí)分析。最后，性能特殊的X熒光能譜儀。這類(lèi)儀器不但可以進(jìn)行平均成分分析，還能夠通過(guò)可變的X光光束對(duì)樣品進(jìn)行成分分析，能夠給出元素的面分布圖。

2 黃金飾品無(wú)損檢測(cè)

不同種類(lèi)的X熒光能譜儀配備的信號(hào)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)、探測(cè)器、激發(fā)源都不盡相同，所以不同種類(lèi)的X熒光能譜儀的檢測(cè)能力有著較大的差別。因此，在黃金飾品X射線熒光光譜法無(wú)損檢測(cè)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選用恰當(dāng)?shù)哪茏V儀。目前，市場(chǎng)上出售的測(cè)金儀的型號(hào)較多，探測(cè)器多為正比計(jì)數(shù)管，并配備放射性同位素源。固定的放射性同位素源能量激發(fā)的范圍相對(duì)較窄，同時(shí)正比計(jì)數(shù)管的分辨也相對(duì)較低，這種組合一般只適用于少元素樣品或單元素樣品的定量測(cè)試。例如，241Am放射性同位素源，能夠適用于能量激發(fā)較高的Pd（K系）熒光、Pt（L系）熒光、Ag（K系）熒光、Au（L系）熒光，能夠用于分析貴金屬（如黃金飾品等）的成色。為了實(shí)現(xiàn)定量分析準(zhǔn)確的目的，用于檢測(cè)的儀器應(yīng)全部利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校正。大型X熒光能譜儀檢測(cè)貴金屬的成色更加準(zhǔn)確，也需要標(biāo)準(zhǔn)樣品與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)。我國(guó)使用的是沈陽(yáng)冶煉廠的鉑鈀合金標(biāo)準(zhǔn)樣品和黃金合金標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

在黃金飾品無(wú)損檢測(cè)中，經(jīng)常使用的小型黃金成色分析儀，雖然具有快速方便的特點(diǎn)，但是儀器功率較低，只能夠用于表面分析，難以準(zhǔn)確檢測(cè)包金，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度也較低。而X射線熒光光譜儀具有功率大、精度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠綜合采用基本參數(shù)發(fā)和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行分析，有利于降低因黃金飾品表面不規(guī)則而導(dǎo)致的誤差，能夠在不破壞黃金飾品的情況下，檢測(cè)Ag、Ni等主次元素。因?yàn)閄射線具有較強(qiáng)的穿透能力，所以能夠?qū)?毫米以下的包金鍍層的黃金飾品進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。在具體的檢測(cè)過(guò)程中，黃金飾品X射線熒光光譜法無(wú)損檢測(cè)運(yùn)用了基本參數(shù)法，考慮到樣品表面、增強(qiáng)效應(yīng)、X射線熒光基本吸收效應(yīng)等對(duì)熒光強(qiáng)度的影響，將測(cè)量和計(jì)算誤差準(zhǔn)確的扣除。綜合經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法與基本參數(shù)法制定工作曲線，降低了檢測(cè)中各種不利效應(yīng)對(duì)黃金飾品檢測(cè)的干擾，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速分析黃金飾品中主次元素的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，X射線熒光光譜法在黃金飾品的檢測(cè)中，具有準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，是黃金飾品無(wú)損檢測(cè)的重要方法，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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