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手持式XRF在金属原料成分测定中的应用

发布时间:2021-06-15作者:admin来源:未知点击:

      2016年3月15日, 央视“3·15晚会”曝光了北口义齿、瓷都忠诚等厂家在生产加工义齿过程中使用碎钢、废钢, 甚至添加金属废料的事件, 自此义齿金属原料的检测进入大众的视野。依据《定制式义齿质量体系检查要点指南》中的规定, 义齿所用贵金属合金需要符合《牙科金属烤瓷修复体系》 (YY0621-2008) 和《牙科学铸造金合金》 (YY0626-2008) 等标准中的要求。标准中化学成分的检验是依据GB/T15072《贵金属合金化学分析方法》系列标准。该系列标准中金属元素的含量是通过湿化学方法定量分析 (滴定法和ICP) 进行测定的, 需要破坏样品, 制样时间长, 操作步骤繁琐, 不适合现场快速检测。而与湿化学方法相比, X射线荧光光谱分析 (X Ray Fluorescence, XRF) 具有分析速度快, 分析精度高, 而且可进行无损分析的优点。手持式XRF分析仪与台式XRF分析仪相比, 使用更加方便快捷, 而且易于掌握, 更加适合进行现场检验[1,2]。本文通过对比手持式XRF、台式XRF义齿和ICP的测试结果, 分析手持式XRF现场分析义齿金属原料成分的可行性。
 
1. 实验方法
1.1 仪器
手持式XRF (X-MET8000, England) , 台式XRF (X-Supreme8000, England) , 电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS, Nex ION 350Q, US) 。
 
1.2 激发条件
X-MET8000与X-Supreme8000激发条件分别见表1, 表2。
 
表1.X-MET8000激发条件     下载原表
 
表2.X-Supreme8000激发条件     下载原表
 
对JC-1及PAL两个样品分别运用X-MET800手持式XRF、X-Supreme8000台式XRF及ICP-MS进行5次测量, 计算平均值和标准偏差。
 
2. 结果与讨论
对比表3和图1的JC-1样品的测试数据可知手持式XRF和台式XRF测量的结果接近, 稳定性优异, 但与ICP-MS测试结果相比, 部分元素含量 (Bi、Ta、Si和Mn) 偏差在30%左右。对比表4和图2的PAL样品的测试数据可以看出, 手持式XRF和台式XRF测量的结果仍然接近, 但与ICP-MS测试结果相比, Ag、Zn、Ta和Hg四元素的含量差异在30%左右。比较分析可知含量偏差较大的元素都是含量样品中含量偏低的金属元素, 另一方面, 测试原理不同也会产生一定的偏差。
 
GB/T15072系列标准中采用的都是湿化学法测试贵金属合金中金属元素的含量, ICP的测试精度高而且灵敏度高, 但是这只是针对液体样品中的金属离子, 对于固体样品需要重新换算。贵金属稳定性好, 大部分难以离子形态稳定的存在于溶液中, 这直接影响检测的结果。
 
表3.三种测试方法检测的JC-1金属元素含量列表     下载原表
 
表4.三种测试方法检测的PAL金属元素含量列表     下载原表
 
图1.三种测试方法检测的JC-1金属元素含量的结果图示
 
图2.三种测试方法检测的PAL金属元素含量的结果图示
 
XRF是利用X射线管发出的初级X射线照射样品, 使样品受激后发出特征X射线荧光, 然后通过对X射线荧光的能量分析和强度测量, 以定量计算出样品中待测元素的种类和含量[3,4]。XRF可以直接测试固体样品, 对满足测试要求的样品可以在做到无损检测, 同时检验速度快 (5~10 min) , 灵敏度高。实验结果表明手持式XRF与台式XRF的稳定性和准确定都没有明显区别, 由于手持式XRF更加便于携带, 所以其更加适合样品的快速抽查和质量控制。
 
3. 结论
本实验的结果初步表明手持式XRF的性能满足义齿金属原料的快速抽查及质量控制要求。为了进一步拓展手持式XRF在义齿金属部分检验中的应用, 本研究团队下一步将针对XRF对成型后义齿金属部分元素含量的检测进行研究。

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