中国地球化学标准样品的多元素中子活化分析

张赟军、李星斌、宋林山

中国地质矿产部地球物理与地球化学勘查研究所

袁凌、陈

中国科学院原子能研究所

如，王，，孙京新

中国科学院高能物理研究所

用中子活化分析法测定了中国地质矿产部地球化学标准样品中36种元素的浓度。三个实验室(中国科学院原子能研究所(ENAA INAA)、中国科学院高能物理研究所(INAA)和地质矿产部地球物理与地球化学勘查研究所(PNAA INAA))对样品进行了系统研究，采用了仪器、超热中子和预辐照分离中子活化分析(INAA、ENAA、PRAA)这三种主要技术。使用了长辐射和短辐射以及Ge(Li)和HPGe探测器。开发了一个数据处理辅助软件包。中子活化法测得的数据中，约有865438±0%与推荐值相符，误差在65438±05%以内。

地质矿产部物化探研究所制备了三个系列的地球化学参考样品:水系沉积物(GSD)、土壤(GSS)和岩石(GSR)。八个溪流沉积物样品，GSD 1-8，选自被认为代表中国沉积物类型的区域。谢(1)给出了采样点所在的省份和采样盆地岩石的岩性。

实验的

标准

初级溶液标准用于标准化。没有主要能量相互干扰的3-5个元素的集合被组合以形成多元素标准。还使用了参考样品USGS GXR 1-6、USGS-AGV-1、NES-SRM-1362a以及CCRMP SY-2和SY-3。将预定体积的溶液标准品吸到塑料薄膜或圆形滤纸片上，并将薄膜或滤纸包装到高纯度铝箔中(2)。

样品制备和辐照

将均匀的样品粉末在90 ℃- 110℃的烘箱中干燥3小时以上，然后将样品部分(20-100mg)精确称量到铝箔上。对于INAA和PNAA，所有样品和标准品都放在铝辐照容器中，对于ENAA，放在氮化硼(BN3)容器中。镝和锰的辐照时间为2至5分钟，银为72至65小时，其他元素为3至23小时。游泳池和重水反应堆都被用于辐照。热中子通量es分别为(1-2.4)* 1013n 1cm-2s-1和(5-7)* 1013n 1cm-2s-1。

预辐照分离技术用于提高金和稀土元素的分析灵敏度。对于金，将样品部分(1 0-20g)溶解在王水中，然后将金吸附在活性炭上，而对于稀土，将样品部分(1g)在过氧化钠中熔融，用PMBP(1-苯基1-3-甲基1-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮)提取稀土。

设备和测量

两种类型的堪培拉数据采集系统(SCORPIO-3000和JUPITER)用于测量伽马能谱。同轴锗(锂)探测器覆盖60至2000 keV的能量范围，平面高纯锗(HPGe)探测器覆盖30至300 keV的能量范围。这三个实验室都使用锗(锂)进行测量，但除此之外，地球物理与地球化学勘探研究所也使用高纯锗测量许多稀土元素，如铪、钽和钨。

在给定的衰变期后，辐照过的样品被转移到手套箱中的计数瓶中。调整照射样品和检测器之间的距离，以避免ADC(模数转换器)的死区时间超过10%。选择不同的冷却时间来测定具有不同半衰期的同位素。根据样本活动的强度，数据采集时间为500、1000或2000秒。

数据处理

将各种样品的光谱转移到光盘上，用软件包SPECT-RAN-F和SPCSUP进行处理，以获得样品中的元素浓度，并打印出各种报告。SPECTRAN-F由堪培拉研制；SPCSUP是一个补充SPECT-RAN-F的软件包，用BASIC语言编写，由地球物理和地球化学勘查研究所实验室设计。当元素标准数等于或大于3时，用最小二乘法计算校准曲线。标准品和样品的U裂变干扰都被自动校正。

多达四条伽马射线被用来确定浓度；为每条线获得的结果被独立存储。根据冷却时间和样品基质的复杂程度，平均值中仅包含具有容许干扰的伽马射线结果。表1中列出的NAA使用的主要参数从(3-5)中获得。

结果和讨论

三个中子活化实验室测定了GSD 1-8中的36种元素，这些元素占推荐值(1)认证元素总数(54)的66.7%。NAA获得的GSD 1-8的36个元素的结果与推荐值(RV)一起列于表2中。两三个NAA实验室获得了31元素的数据。其余五种元素由NAA的一个实验室提供:镓由IAE原子能研究所提供，溴和镍由IHEP高能物理研究所提供，金和钬由地球物理和地球化学勘探研究所提供。g)。大多数元素的标准偏差小于或等于15%。

我们的大部分数据不仅在三个实验室之间一致，而且与推荐值一致，这些值是由41个实验室使用各种分析方法从数据中计算出来的。地球物理与地球化学研究所对(李)探测器的数据与推荐值的差异进行了统计分析，在214个差异中，95个(44.4%)与RV在5%以内一致；173，或80.8%同意15%以内；和195，或91.1%在推荐值的25%以内一致。锗(锂)探测器的数据与推荐值的总体一致，证实了NAA在地球化学中应用的重要性。

地球物理与地球化学勘查院用高纯锗获得了9种元素(铈、钆、铪、钕、钐、钽、铥、钨和镱)的结果，在低能范围内的分辨率高于锗(锂)的分辨率。例如，HPGe检测器可以更好地区分以下峰:97.4 keV的Gd-153，100.3 keV的ofTa-182和103.2 keV的Sm-153。没有必要为Sm-153的衰减等待很长时间，也没有必要为Gd-15397.4 keV峰的测量校正Ta-182的干扰。

在测定镓和钨时，ENAA有助于抑制Na-24的干扰，有时也会抑制Br的干扰。Na-24在某些地质样品的INAA中的干扰是一个严重的问题，应始终对这种干扰进行校正。

Au预辐射分离技术的优点是能够避免干扰(Eu-152411 keV和Ho-166m 465 438+00.8keV用于Au 198411.8 keV)，并将Au的检测限降低到0.05 ppb。在金的分离技术中使用大份样品(10-20g ),而不是INAA程序中通常使用的小份样品(小于100mg ),有助于避免金数据出现较大差异，这种差异可能是由于河流沉积物中可能存在少量游离金的小颗粒造成的。

稀土元素预辐照分离技术不仅避免了类似的影响，而且有助于更精确地测定其他稀土元素，如Ho、Tm和Gd。使用INAA很难确定Ho。

承认

感谢地质矿产部物化探研究所的李昌厝、赵美卓、石建文和中国科学院高能物理研究所的张元济参与了这项工作。我们还要感谢陕西省地质局中心实验室的程，他帮助分离了稀土元素。特别感谢美国地质勘探局的F.J.Flanagan对本文的仔细修改和编辑。

表1。在NAA使用的主要参数(在γ射线栏中，A、B和C是地球物理和地球化学勘探研究所在其数据处理中使用的附加下标，用于识别具有不同原生γ射线的相同同位素。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器)

张玉军论地质勘探新方法

表1(续)).在NAA使用的主要参数(在γ射线栏中，A、B和C是地球物理和地球化学勘探研究所在其数据处理中使用的附加下标，用于识别具有不同原生γ射线的相同同位素。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器)

张玉军论地质勘探新方法

表二。三个实验室对GSD河流沉积物参考样品中元素的中子活化测定(百万分之一，除了十亿分之一的金，以及百分比的铁、钾和钠。标准差。辐照前分离。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器。RV，推荐值(1)

张玉军论地质勘探新方法

表2(续)).三个实验室对GSD河流沉积物参考样品中元素的中子活化测定(百万分之一，除了金的十亿分之一，铁、钾和钠的百分比。标准差。辐照前分离。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器。RV，推荐值(1)

张玉军论地质勘探新方法

表2(续)).三个实验室对GSD河流沉积物参考样品中元素的中子活化测定(百万分之一，除了十亿分之一的金，以及百分比的铁、钾和钠。标准差。辐照前分离。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器。RV，推荐值(1)

张玉军论地质勘探新方法

表二。(续)).三个实验室对GSD河流沉积物参考样品中元素的中子活化测定(百万分之一，除了十亿分之一的金，以及百分比的铁、钾和钠。标准差。辐照前分离。锗(锂)探测器。h，HPGe探测器。RV，推荐值(1)

张玉军论地质勘探新方法

表2(续)).三个实验室对GSD水系沉积物参考样品1es中元素的中子活化测定(单位为百万分之几，除了十亿分之几的金，以及百分比的铁、钾和钠。标准差。辐照前分离。锗(锂)探测器。HPCe检测器。RV，推荐值(1)

张玉军论地质勘探新方法

简历

中国地质和矿产资源部原子能研究所、高能研究所以及地质和矿产资源部地球物理和地球化学勘探研究所的分析总体而言，中性激活的结果与推荐的结果是平行的。

参考

(1)谢。(1985)

地球化学参考样品，排水沉积物GSD 1-8，来自中国:地质标准通讯，9:83-159。

(2)德苏特、吉贝尔和霍斯特(1972)中子活化分析。

(3)C.E.Crouthamel(1970)

应用伽马射线光谱测定法，第二版。

(4)R.L .希思

γ射线能谱目录Ge(Li)和Si(Li)能谱，Vo1.1和2。

(5)原子核常用数据表，北京，原子能出版社(1975)。

最初发表于《地理标准通讯》，1986，第十卷，第1号。