堆中子活化分析在首批GSD1-8化探标样研制中的重要作用

发布网友发布时间：2022-10-08 07:02

共1个回答

热心网友时间：2023-11-06 18:53

张玉君李昌国

摘要　用中子活化法分析了地质矿产部颁发的首批化探标准参考样可用值的GSD1-8中的36个元素。在这项研究工作中采用了3种主要技术，即：仪器中子活化法（INAA）、超热中子活化法（ENAA）及照前分离中子活化法（PNAA）。有3个实验室投入此项工作。实验中既用了长照也用了短照，既采用了Ge（Li）探头又采用了 HPGe探头，此外还研制了一个数据处理补充软件包。

全国区域化探扫面样品分析一级监控用的首批水系沉积物标准参考样GSDl-8系列，历经3年研制，于1983年7月通过了部级鉴定。首次提出了有关50多个元素的推荐值或参考值（以下简称为定值）。全国有41个实验室的上千名分析工作者为此做出了贡献，共对68个元素和成分进行了5万多个数据的测定（加拿大地质调查所和法国地质与矿产研究所也提供了数据）。此项工作所投入的分析手段多达26种11类（见表1）。国内参与中子活化分析的有中科院有关研究所（代号02、03）及本所（04）。各类方法完成的工作量，就元素数量而论，中子活化占优势。3个中子活化实验室已提交了36个元素的结果，占已定值元素总数（54个）的66.7%；特别是其中的As、Ce、Cs、Dy、Eu、Gd、Hf、Ho、La、Lu、Nd、Rb、Sc、Sm、Ta、Tb、Tm、U、Yb等元素，因其他方法分析困难较大。无论就数量或质量而论，3个中子活化实验室对GSD1-8系列的分析水平，均可与国外同类工作相比拟（加拿大的SY-2、SY-3测定了33个元素，日本的JB-1、JG-1测定了28个元素，美国的GXR系列测定了35个元素）。

表1　各类方法工作量比较

一、方法

采用的主要方法为仪器中子活化分析，所用探测器主要是Ge（Li），本所还使用了HPCe。Ag、As、Ba、^*Ce、Co、Cr、Cs、Dy、Eu、Fe、^*Gd、^*Hf、K、La、Lu、Mn、Na、^*Nd、Rb、Sb、Sc、^*Sm、Sr、^xTa、Tb、Th、^*Tm、U、^*W、^*Yb、Zn等31个元素均有2个以上活化实验室的数据。其中对Dy和Mn采用了短照，对Ag采用了长照。这里02所还用超热中子照射测定了Ga,03所还在反应堆上测定了Br和Ni；本所还用照射前富集测定了Au和Ho，并验证了全部稀土元素。

二、结果和讨论

（1）表2为3个中子活化实验室（代号02、03、04所）提交的36个元素的分析结果。与定值相比较，除Au、Br、Ga、Sb外的32个元素均有较高的准确度。Au是由物化探所经照射前富集而测定的，但1983年的鉴定会尚未给出定值，故无法验证。Br的活化测定并不困难，但Br在反应堆高温下可能产生挥发，导致分析误差。03所提交了部分Br分析结果，但尚无定值供验证。02所用超热中子测定的Ga，对8个样品全部偏低，偏出参与定值计算的原始数据集。Sb元素，3个中子活化实验室均系统偏高于定值。

表2　中子活化结果

续表

上表中：

Au——ppb；FE、K、NA——%；其他——ppm；RV——推荐值。

全部“＋”号代表“＋－”S——前富集中子活化；H——高纯Ge探测器；G—Ge（Li）探测器。

02——外所；03——外所；04——本所。

（2）地矿部物化探所33个元素中子活化分析的精密度表现为：多次（10～20）测定，有28个元素的相对标准偏差＜±15%；准确度表现为：全部活化值的80.7%在定值的±20%范围内；如果只取Ge（Li）结果，舍去HPGe结果及照射前富集分析结果，则在定值±20%范围的数值提高到86.7%，而且有73%在定值的±10%范围内。两者差别的原因之一是REE前富集时重稀土提取率偏低。图1即为地矿部物化探所Ge（Li）探头211个数据与定值比较，将相对偏离做频率统计的结果。此图可以直观地展示中子活化分析的准确度。

图1　中子活化的准确性

（3）上述几个中子活化实验室所提交的分析结果，总体上看是很相近的，准确度也都较高。但仔细对比每一个元素，就会发现各实验室对部分元素存在一定系统偏离的趋势。如：对Yb的测定，03所系统偏低10%～19%，本所（04所）总系统偏高7%-20%。对其原因，只有经过仔细的实验研究，方可做出确切的评价；但就目前所采用的设备条件和测量技术而论，可以较有把握地认为活化分析所采用的标准是影响准确性的关键因素。

（4）Sb的全部活化数据均较定值偏高，且彼此接近，以测定Sb-124的1690keV峰为主，此能峰无干扰，本所还测定了Sb-122的564keV峰，其结果也一致；美国地调局1984年5月也用中子活化分析测定了 GSD1-8,Sb的分析结果相应为：0.28ppm、0.75ppm、6.6ppm、2.15pрm、4.1PPm、1.84ppm、2.96Ppm、0.36Ppm，也是系统偏高，落在我国3个实验室之间。可初步认为，中子活化的Sb结果是准确的。对其他参与Sb定值的各主要方法：原子吸收、比色、重量法、极谱、容量法等的准确性有进一步探讨的必要。

（5）对前述元素中带“*”号者，本所还提交了 HPGe探测器的结果。它可更好地区分如Gd—153、Ta-182及Sm-153在低能区的r能谱。

（6）照射前富集的中子活化分析能降低检出限，提高抗干扰能力并改善样品代表性，此外REE照射前富集还测出了仪器中子活化分析未测出的Ho。

（7）以GSD1、2、6为例，用3个中子活化实验室的平均值所绘制的稀土模式图（图2），曲线光滑，说明REE分析的可靠性，且GSD-2整个曲线有三个明显的特点：高REE含量，Eu严重亏损、重稀土偏高。这符合GSD-2采样地区属年轻花岗岩发育地区的解释。

图2　稀土模式图（3个实验室平均值）

（8）表3是GSD-2不同粒级中子活化分析结果，并做图3:Hf、Ta、Ce（代表REE）明显富集于0.02～0.08mm粒级中，因为它们主要赋存于稳定而耐磨的副矿物或微量矿物如锆萤石、独居石中；而Rb、Cs、Co、Zn、Fe则富集于＜0.08mm的细粒及＞0.1mm的粗粒中，因为它们主要赋存于造岩矿物中，其中有些易于破碎风化。

表3　GSG-2不同粒级中子活化分析结果

ppm为单位。

图3　不同粒级分组中的元素含量

（9）在均匀度检查中活化分析曾起了良好作用，标准样制备完毕后，按四层套合方差分析要求抽样，经活化分析证实了其均匀度的可靠性。

THE IMPORTANT FUNCTION OF NAA IN PREPARING AND ANALYSIS OF GEOCHEMICAL STANDARD SAMPLES GSD 1-8

Zhang Yu junLiChangfuo

Abstract Neutron activation analysis has been used to determine the concentrations of 36 elements in GSD 1-8 geochemical standard reference samples issued as the first release by the Ministry of Geology and Mineral Resources of China.Three main variants of the technique, namely, instrumental, epithermal and pre-irradiation separation neutron activation analysis（INAA, ENAA&PNAA）were employed in a sys-tematic study of the samples by three laboratories.

Bвth long and short time of irradiation and both Ge（Li）and HPGe detectors have been used.A Sup-plententary software package for data processing has been developed.

原载《地球物理地球化学勘查所所刊》，第一号，1986.