碧玺是众所周知的珍贵的宝石中可用几个颜色。化学,碧玺硅酸盐矿物的成员吗家人,和他们标准化学公式1是XY₃Z₆(T₆O₁₈)(BO₃)₃V₃W,地点:
- X=钙、钠、钾或空缺
- Y= Li毫克、铁²⁺、锰²⁺,艾尔,Cr³⁺, V³⁺, Fe³⁺, (Ti⁴⁺)
- Z=毫克、铝、铁³⁺,Cr³⁺, V³⁺
- T=如果,艾尔,(B)
- B= B(或一个空缺)
- V=噢,啊
- W=哦,F, O
物种的存在在这些网站在圆括号中尚未得到证实。
这种多样性的可能的组合显示37个物种公认电气石的存在,黑电气石是最常见,其次是锂电气石和镁电气石。
图片来源:热费希尔科学——元素分析仪和阶段分析
每个物种可以存在于几个颜色的变化(如蓝电气石、红电气石、电气石的变种锂电气石)。除了主要元素,碧玺还可以包括等微量元素锰、锌、Ga、镍、铜、锶、Ba、锡、铅,可以用来确定石头的地理起源。
能量色散x射线荧光
能量色散x射线荧光(EDXRF)是一个具有成本效益的替代激光烧蚀耦合的质谱(介绍)量化宝石的主要和微量元素。
荧光是一种非破坏性的方法,允许快速分析以最少的操作员培训。在相关应用程序报告(AN41958)的适用性的EDXRF宝石以前考试的突出显示。
表1。用于电气石分析荧光激发条件。来源:热费希尔科学——元素分析仪和阶段分析
| 条件 |
过滤器 |
电压,kV |
大气 |
住时间,年代 |
元素 |
| 低咱 |
没有过滤 |
4 |
真空 |
60 |
钠、镁、铝、硅 |
| 低Zb |
C |
8 |
真空 |
120年 |
钾、钙 |
| 低佐 |
艾尔 |
12 |
真空 |
120年 |
钛、V、铬 |
| 中期咱 |
Pd薄 |
16 |
真空 |
120年 |
锰、铁 |
| 中期Zb |
Pd中 |
20. |
真空 |
120年 |
镍、铜、锌、Ga |
| 中佐 |
Pd厚 |
30. |
真空 |
120年 |
锶、铅、Bi |
| 高咱 |
铜薄 |
50 |
真空 |
120年 |
注 |
| 高Zb |
铜厚 |
50 |
真空 |
120年 |
Ag)、锡、Ba |
宝石同质性
收购代表和可量化的成分数据是一个典型的挑战在宝石的研究中,主要是为碧玺,组成不同的体积。
为了解决这个使用介绍,需要几个分析,因为分析光斑大小只能捕获体积有限的样本(即。千分尺规模)。介绍相比,x荧光分析现货范围要广泛得多,包括毫米代替微米。
因此,一个荧光扫描可以产生全面、平均成分。在这个应用程序中,电气石的恒常性的EDXRF分析验证(通过评估相同的宝石几次从单一方向),然后比较平均成分从几个不同的方向。这种比较可以揭示耐久性和一般宝石的均匀性。
仪表
的热科学™陆军研究实验室的定量'X™x荧光分析仪是一个独立的仪器配备气冷式x射线管50瓦的力量和最大电压50 kV。
这个实验用银管目标,但铑的目标也可以使用。9主声束过滤器确保每个元素是最佳兴奋。
最新一代的硅漂移探测器,加上一层薄薄的石墨烯窗口,使所有元素周期表的识别成分从碳(Z = 6)开始。提供多个准直仪控制激发点到1毫米大小。相机助攻为精确确定励磁站点位置。
激励条件
表1显示了各种激励设置用来评估电气石样本与3.5毫米准直器。这个准直器产生一个椭圆激发点的5.8毫米到4.5毫米。总分析时间,包括活动时间和所需的时间清洁样品室,约20分钟。
结果与讨论
蓝色的电气石用于这个调查是一个更大的石头~ 60克。这是在五个不同的方向(即检查。五个不同的表面)。为了演示设备的再现性,初始定位(定位)检查七次不搬迁宝石(表2)。app亚博体育
其他四个方向(B, C, D, E)的电气石被检查(表3)。最后,各种元素的标准变化获得在一个方向相比获得了所有5个方向的平均值。
由于光谱仪不能识别所有电气石元素,11%,3%,和4% w / w B的浓度₂₃阿李₂O, O H₂被利用。根据基本参数校准(FP)测量采用电气石的成分。如果是计算SiO₃使用通用的化学公式,而其他元素被发现在基本形式。
对比表2和图3展示了在方差显著增加,而平均电气石的几个方向,特别是锰等关键要素。仔细检查数据显示的取向差异的主要因素。
然而,跨方向方差仍然大得多,即使取向E被淘汰。除了微量元素浓度检测极限附近,相对标准变化由于取向≤10%。少五到十倍方差时观察到测量重复在同一方向。
仪器的分析变异方差显著低于自然宝石的组合。
表2。EDXRF重复性蓝色碧玺,测量从取向a .来源:热费希尔科学——元素分析仪和阶段分析
|
Na
% |
艾尔
% |
SiO3
% |
K
% |
Ca
% |
“透明国际”
% |
V
% |
Cr
% |
锰
% |
菲
% |
倪
% |
铜
% |
遗传算法
% |
注
% |
Sn
% |
Pb
% |
Bi
% |
取向
一个代表1 |
2.22 |
22.76 |
52.57 |
0.143 |
0.371 |
0.0222 |
0.0005 |
0.0025 |
3.225 |
0.075 |
0.0009 |
0.485 |
0.0589 |
0.0006 |
0.0004 |
0.0070 |
0.0403 |
取向
一个代表2 |
2.18 |
22.69 |
52.69 |
0.146 |
0.365 |
0.0212 |
0.0008 |
0.0021 |
3.230 |
0.069 |
0.0009 |
0.487 |
0.0589 |
0.0004 |
0.0012 |
0.0074 |
0.0409 |
取向
一个代表3 |
2.23 |
22.74 |
52.61 |
0.144 |
0.362 |
0.0233 |
0.0005 |
0.0021 |
3.219 |
0.069 |
0.0009 |
0.490 |
0.0598 |
0.0004 |
0.0015 |
0.0080 |
0.0407 |
取向
一个代表4 |
2.18 |
22.73 |
52.63 |
0.146 |
0.368 |
0.0225 |
0.0000 |
0.0024 |
3.232 |
0.070 |
0.0011 |
0.490 |
0.0593 |
0.0006 |
0.0011 |
0.0074 |
0.0407 |
取向
一个代表5 |
2.19 |
22.72 |
52.66 |
0.146 |
0.364 |
0.0241 |
0.0002 |
0.0026 |
3.208 |
0.072 |
0.0009 |
0.484 |
0.0591 |
0.0007 |
0.0010 |
0.0079 |
0.0406 |
取向
一个代表6 |
2.15 |
22.68 |
52.74 |
0.143 |
0.366 |
0.0226 |
0.0003 |
0.0027 |
3.214 |
0.071 |
0.0013 |
0.484 |
0.0586 |
0.0006 |
0.0000 |
0.0074 |
0.0403 |
取向
代表7 |
2.14 |
22.64 |
52.83 |
0.141 |
0.365 |
0.0226 |
0.0001 |
0.0022 |
3.194 |
0.069 |
0.0010 |
0.486 |
0.0584 |
0.0005 |
0.0003 |
0.0071 |
0.0397 |
| 平均 |
2.19 |
22.71 |
52.68 |
0.144 |
0.366 |
0.0226 |
0.0003 |
0.0024 |
3.217 |
0.071 |
0.0010 |
0.487 |
0.0590 |
0.0005 |
0.0008 |
0.0075 |
0.0405 |
| 1-Sigma |
0.03 |
0.04 |
0.09 |
0.002 |
0.003 |
0.0009 |
0.0003 |
0.0002 |
0.013 |
0.002 |
0.0002 |
0.003 |
0.0005 |
0.0001 |
0.0006 |
0.0004 |
0.0004 |
| %相对标准偏差 |
1.6 |
0.2 |
0.2 |
1.3 |
0.8 |
4.0 |
80.5 |
10.2 |
0.4 |
3.3 |
15.3 |
0.5 |
0.8 |
20.9 |
70.3 |
5.0 |
1.0 |
表3。成分变化的蓝色碧玺测量从五个不同的方向。来源:热费希尔科学——元素分析仪和阶段分析
|
Na
% |
艾尔
% |
SiO3
% |
K
% |
Ca
% |
“透明国际”
% |
V
% |
Cr
% |
锰
% |
菲
% |
倪
% |
铜
% |
遗传算法
% |
注
% |
Sn
% |
Pb
% |
Bi
% |
| 定位一个 |
2.19 |
22.7 |
52.7 |
0.144 |
0.37 |
0.023 |
0.0003 |
0.0024 |
3.2 |
0.071 |
0.0010 |
0.49 |
0.059 |
0.0005 |
0.0008 |
0.0075 |
0.040 |
| 取向B |
2.01 |
22.1 |
53.2 |
0.129 |
0.39 |
0.026 |
0.0000 |
0.0024 |
3.4 |
0.068 |
0.0009 |
0.55 |
0.067 |
0.0007 |
0.0009 |
0.0079 |
0.045 |
| C取向 |
2.23 |
22.4 |
52.9 |
0.125 |
0.34 |
0.020 |
0.0013 |
0.0022 |
3.3 |
0.046 |
0.0009 |
0.50 |
0.058 |
0.0004 |
0.0004 |
0.0071 |
0.039 |
| 定向D |
2.02 |
22.2 |
53.5 |
0.117 |
0.32 |
0.025 |
0.0000 |
0.0004 |
3.2 |
0.044 |
0.0007 |
0.48 |
0.056 |
0.0003 |
0.0009 |
0.0062 |
0.035 |
| 取向E |
2.19 |
21.7 |
52.8 |
0.112 |
0.42 |
0.044 |
0.0012 |
0.0018 |
4.1 |
0.044 |
0.0000 |
0.46 |
0.046 |
0.0002 |
0.0014 |
0.0094 |
0.038 |
| 平均 |
2.13 |
22.2 |
53.0 |
0.125 |
0.37 |
0.028 |
0.0006 |
0.0018 |
3.5 |
0.055 |
0.0007 |
0.49 |
0.057 |
0.0004 |
0.0009 |
0.0076 |
0.040 |
| 1-Sigma |
0.10 |
0.4 |
0.3 |
0.012 |
0.04 |
0.009 |
0.0006 |
0.0008 |
0.4 |
0.013 |
0.0004 |
0.03 |
0.007 |
0.0002 |
0.0004 |
0.0012 |
0.004 |
| %相对标准偏差 |
4.7 |
1.8 |
0.6 |
9.8 |
11.2 |
34.3 |
112.3 |
45.6 |
11.4 |
24.6 |
58.0 |
6.5 |
12.8 |
46.1 |
40.7 |
15.5 |
9.1 |
结论
本文突出的特点陆军研究实验室的定量'X x荧光光谱仪碧玺的调查,包括各种元素在不同浓度的可重复性。
这些数据在宝石相比,方差成分产生的异质性。成分变化表现出增加5 - 10倍比仪器重复性标准偏差。
尽管这种差异是很大的,这也说明了技术的杰出的可重复性。观察到荧光、任何成分变化是由于其固有的不均匀性。
参考
- 参考和化学公式定义:霍桑,足球和亨利,D.J. (1999)。“电气石的矿物分类组”欧洲《矿物学,11日,页。201 - 216。
这些信息已经采购,审核并改编自热费希尔科学所提供的材料——元素分析仪和阶段分析。亚博网站下载
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