便攜式XRF土壤重金屬快速分析儀在土壤檢測中的應用
近年來，重金屬污染事故頻發(fā)，如陜西鳳翔兒童血鉛超標、山東臨沂砷污染事件、湖南瀏陽鎘污染事件、紫金礦業(yè)污染事件、廣西龍江鎘污染事件等。這些重金屬污染事件不但給社會帶來了重大的經濟損失也威脅著人們的健康生活，也引起相關環(huán)保部門的高度重視，同時把重金屬污染，深化重金屬監(jiān)測工作擺在了更加緊迫、更加重要的位置上。目前，由環(huán)保部牽頭制定的《全國土壤環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》已進入審批程序，該規(guī)劃預計將帶動產業(yè)總投資達數(shù)千億元。
與此同時，2015年12月14日環(huán)境保護部發(fā)布了土壤和沉積物環(huán)境標準HJ 780 -2015——《土壤和沉積物 無機元素的測量波長色散X射線熒光光譜法》。此標準2016年2月1日執(zhí)行。此標準對25種無機元素和7中氧化物的質量分數(shù)范圍提出了要求。針對這一標準，天瑞儀器推出便攜式X射線熒光光譜儀，能夠快速、準確地分析土壤中金屬元素，K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、Th、Pb、As和Zr元素的檢出限和定量限完全滿足HJ 780-2015環(huán)境保護標準要求。

X射線熒光光譜法測試原理：
X射線熒光光譜法是一種現(xiàn)代儀器分析方法，通過X射線管產生入射X射線（一次X射線），激發(fā)被測樣品；受激發(fā)的樣品中的每一種元素會發(fā)出特征X射線（二次X射線）——這種特征X射線具有特定的能量和波長特性（莫塞萊定律），這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量被探測系統(tǒng)測量，通過配套軟件將這些射線轉化為樣品中各種組分元素的具體含量。
1 儀器測試方法

圖1 X射線熒光分析流程圖
1.1 設備及試劑
設備：X射線熒光光譜儀一臺explorer5000；電子天平一臺（精度0.01g）；自動壓片機一臺（壓力不小于40T）；鼓風干燥箱一臺；振動磨一臺；非金屬樣品篩（200目）
試劑： 粉末（分析純）；土壤標準物質；土壤樣品
1.2 樣品的采集、保存和前處理
土壤樣品的采集和保持按照HJ/T166執(zhí)行，樣品的風干或烘干按照HJ/T166相關規(guī)定進行操作，樣品研磨后過200目篩，于105℃烘干備用。
用電子天平稱量5.00g過篩（200目）的土壤標準物質或樣品和12.00g粉末（鑲邊材質），稱量誤差±0.05g。然后放入壓片機中壓片成型，壓力30T（壓力范圍20～30T）,保壓時間30s。
1.3 工作曲線的建立和樣品分析
設定適當?shù)臏y量條件，使用EDX3200S PLUS掃描標準物質（簡稱標樣）GSS-1～GSS-15，建立土壤標樣中關注元素含量與強度的線性工作曲線。然后，對未知樣品進行測量。
2. 測量及數(shù)據(jù)分析
2.1 土壤中關注的金屬元素及氧化物檢出限測量
EDX 3200S PLUS 配有三組濾光片，根據(jù)土壤中關注元素的特性，設置測試條件。用土壤標樣GSS-1-GSS-15標定儀器，建立環(huán)境土壤工作曲線。在環(huán)境土壤工作曲線下，使用高純SiO2 做空白基體，連續(xù)測試11次，根據(jù)檢出限公式： 3倍的空白基體的標準偏差除以儀器的靈敏度
終獲得EDX 3200S PLUS測量土壤樣品的方法檢出限，如下表所示
表1 土壤樣品中金屬元素及氧化物的檢出限
序
元素/化合物
國標要求 檢出限
儀器檢出限
判定
1
K2O
0.0
72.2
滿足
2
CaO
2700.0
39.3
滿足
3
Ti
.0
6.7
滿足
4
V
12.0
1.1
滿足
5
Cr
9.0
3.6
滿足
6
Mn
30.0
2.2
滿足
7
Fe2O3
0
6.6
滿足
8
Co
4.8
0.13
滿足
9
Ni
4.5
1.2
滿足
10
Cu
3.6
2.4
滿足
11
Zn
6.0
3.26
滿足
12
Ga
6.0
1.76
滿足
13
As
6.0
6.0
滿足
14
Br
3.0
1.3
滿足
15
Rb
6.0
1.0
滿足
16
Sr
6.0
1.3
滿足
17
Y
3.0
1.2
滿足
18
Zr
6.0
1.8
滿足
19
Pb
6.0
6.0
滿足
20
Th
6.3
2.4
滿足
21
Ba
35.1
13.5
滿足
注：
1、Co受Fe元素Kb嚴重干擾，通過公式得出極低檢出限是有一定的偏差。
2、由于這個型儀器沒有抽真空（或充氦氣），所以沒有做輕元素如Na2O、MgO、Al2O3和SiO2等。而La、Ce、Hf受散射本底影響無法得到有效譜，P、S、Cl在土壤標樣中都是高含量，沒有合適的低含量標樣，主要的原因是受本底影響很大，譜圖不規(guī)則，均沒有考慮。
3. 滿足國標的元素有K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、As、Pb、Th和Zr。

手持式X熒光光譜儀 屬于江蘇天瑞儀器股份有限公司自主研發(fā)的產品，設備采用了能量色散X射線熒光光譜技術實現(xiàn)土壤中微量金屬有害元素的快速檢測，設備采用了先進的探測器和激發(fā)源等硬件配置。
本產品除了測量土壤和水系沉積物外，還可以用于稻米、小麥、谷物、**等作物中的重元素鎘（Cd）、鉛（Pb）、砷（As）和硒（Se）的快速無損檢測。
性能參數(shù)
產品型：Explorer5000
產品名稱：X熒光光譜儀
測量元素范圍：從鈉（S）到鈾（U）
元素含量分析范圍： ppm—99.99（不同元素，分析范圍不同）
同時分析元素：一次性可測幾十種元素
測量時間：60秒-300秒
探測器能量分辨率為：可達125eV
管壓：5KV-70KV
管流：50μA-1000μA
測量對象狀態(tài)：粉末、固體、液體
輸入電壓：AC 110V/220V
環(huán)境溫度：15℃-30℃
環(huán)境濕度：35-70
外形尺寸：380mm×360mm×418mm
性能特點
高效超薄窗X光管，指標達到國際先進水平
新的數(shù)字多道技術，讓測試更快，計數(shù)率達到0cps，精度更高。
FastSDD硅漂移探測器，良好的能量線性、能量分辨率和能譜特性，較高的峰背
自動穩(wěn)譜裝置保證了儀器工作的一致性
高信噪比的電子線路單元
針對不同元素自動切換濾光片，免去手工操作帶來的繁瑣
解譜技術使譜峰分解，使被測元素的測試結果具有相等的分析精度
多參數(shù)線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應得到明顯的抑制
儀器具備輻射安全許可證，且對設備進行三重X射線屏蔽設計，保證了環(huán)境下無輻射泄漏，讓測試人員安全放心的使用
硬件聯(lián)動裝置，權限安全鎖，保證軟件失效的情況下還能對設備進行控制，保證設備在使用中的安全無放射
標準配置
高效超薄窗X光管
Fast SDD硅漂移探測器
數(shù)字多道技術
光路增強系統(tǒng)
高信噪比電子線路單元
自動切換濾光片
自動穩(wěn)譜裝置
三重安全保護模式
相互的基體效應校正模型
多變量非線性回歸程序
應用案例


圖3 土壤樣品的熒光譜圖
土壤樣品的測試結果：
樣品名稱
K2O
CaO
Ti
V
Cr
Mn
Fe2O3
Co
Ni
Cu
土壤樣品
3.34
1.33
3976
35.8
32.1
276
2.16
12.4
8.6
6.4
樣品名稱
Zn
Ga
As
Rb
Sr
Y
Zr
Pb
Th
Ba
土壤樣品
41.3
24.3
12.5
101
286
17.6
296
12.2
12.1
685
注：氧化物的單位為 ，元素的單位為mg/kg。
附件：儀器的安裝和運營環(huán)境
一、實驗室總體設計：
按照樣品測試、樣品前處理的特點設立各個分室，應建立樣品測試室與樣品前處理室。科學地布置和安放儀器設備，布置電力線路，合理的采光、自然通風和照明。
布置示意圖：樣品測試室如下，具體要求見下方儀器安裝儀器條件。
二、工作環(huán)境要求
2.1 環(huán)境溫度：10℃-35℃
2.2 相對濕度：小于70
2.3 電源：AC 220V（如電網波動 ≥ 10，則需配專用交流穩(wěn)壓器(1kw以上）。
2.4 房間：無腐蝕性氣體，無機械振動，無電磁場干擾。
附件:
土壤、水系沉積物環(huán)境新標準要求（HJ780-2015）
表2 測定元素分析方法檢出限和測定下限
序
元素/化合物
檢出限
測定下限
序
元素/化合物
檢出限
測定下限
1
砷（As）
2.0
6.0
17
硫（S）
30.0
90.0
2
鋇（Ba）
11.7
35.1
18
鈧（Sc）
2.4
6.6
3
溴（Br）
1.0
3.0
19
鍶（Sr）
2.0
6.0
4
鈰（Ce）
24.1
72.3
20
釷（Th）
2.1
6.3
5
氯（Cl）
20.0
60.0
21
鈦（Ti）
50.0
.0
6
鈷（Co）
1.6
4.8
22
釩（V）
4.0
12.0
7
鉻（Cr）
3.0
9.0
23
釔（Y）
1.0
3.0
8
銅（Cu）
1.2

探險者EXPLORER手持式X熒光光譜儀是天瑞儀器結合10年手持便攜式研發(fā)經驗，集中了光電子、微電子、半導體和計算機等多項技術，研制出具有自主知識產權的，全新一代手持XRF產品。EXPLORER 5000手持式XRF合金分析儀是先使用全新大屏高分辨率液晶顯示屏及新型數(shù)字多道數(shù)據(jù)處理器的便攜式手持合金分析儀。超低的檢出限使手持式分析儀的性能媲美臺式機；儀器體積小，重量輕，可隨身攜帶進行測量，適用于各類型合金樣品的分析。

儀器應用領域優(yōu)勢及應用案例：
擁有500多種牌的智能合金庫
EXPLORER 5000 可準確檢測各種貴金屬合金、高低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鉻/鉬鋼、鎳合金、鈷合金、鎳/鈷耐熱合金、鈦合金、銅合金、青銅、鋅合金、鎢合金等，無損檢測，1秒鐘即可知曉材料的成分及合。還可對鋁、鎂輕合進行快速鑒定，并可對材料進行可靠性鑒別(PMI)和確認，掌控材料品質。
材料可靠性鑒別
在合金材料生產、機械設備加工制造過程中，對于材料的辨識與元素檢測是不可分割的。

工業(yè)生產過程中的品質控制
EXPLORER 5000 專業(yè)無損檢測可用于鋼鐵冶煉、鍋爐等高溫高壓行業(yè)生產過程中的品質控制與管理，確保材料品質；船舶制造、等高技術行業(yè)中合金成分的識別，從而保障產品質量與安全；電力電站等有關國計民生行業(yè)中，鑒定設備零部件是否達標，保證設備安全。

廢舊金屬回收與再利用
針對廢舊金屬回收與利用行業(yè)，EXPLORER 5000 可以對大量金屬廢料進行現(xiàn)場檢測和快速分類?？捎糜趥}庫積壓鋼材回收；廢品收購站金屬分類；車削切屑或刨屑碎片等各個廢舊金屬回收利用環(huán)節(jié)。是廢舊金屬回收再利用行業(yè)中進行金屬識別、鋼材識別的有力武器。

六大性能優(yōu)勢
更便捷的操作
1.重量輕，體積小，人體工程學把手設計，配有專用儀器套，更易抓握，野外使用 更方便。
2.360 °可旋轉5寸高清屏，支持多點操控，任何光線下都能清晰顯示。
3.密封式一體設計，具備防水防塵功能，可在惡劣環(huán)境下連續(xù)使用。
4.無需制備樣品，可直接對待測物表面進行測定。儀器既可手持進行快速測試，也能使用測試座對樣品進行較長時間的精細測試。

更卓越的性能
1.無損快速檢測，對準即測，一秒可報結果和合。性能堪比臺式機，檢測效果又快又準。
2.同時檢測 鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、鋯、鈮、鉬、釕、銠、 鈀、銀、銦、錫、銻、鉿、 鉭、 鎢 、錸、鉑、金、鉛、 鉍、鎂、鋁、硅、磷、硫 元素，并且可以根據(jù)客戶需求進行定制再增加元素。
3.超近光路設計，儀器無需充氦氣，可檢測從Mg開始的輕元素，完全可以滿足特定用戶的需求。

更強勁的電力
1.選配超大27000H鋰電池，續(xù)航工作時間可達三天。并配備交流和車載充電器，保證電力供應。
2.內置記憶電池，換電池不斷電。

更高端的配置
1.微型光管、Fast-SDD探測器（世界上的探測器）、微型數(shù)字多道處理器及智能分析模塊四大核心技術的引入，使其具有臺式相近的測試精度。
2.采用超高主頻及大內存，超大存儲空間，可海量存儲數(shù)據(jù)。全新自主研發(fā)的數(shù)字多道技術，保證每秒有效采譜計數(shù)可達500k cps。
3.準直濾波系統(tǒng)，其組合達到極限12組，滿足客戶的不同條件下的檢測需求。
4.內置500W像素高清晰攝像頭，隨時觀察樣品測試位置，使測量更加。

更安全的防護
1.智能三色預警系統(tǒng)：LED三色長燈帶設計，360度無死角顯示。通電開機時綠燈亮，測試紅燈閃爍，設備故障燈閃爍，儀器狀態(tài)，一目了然。
2.三重安全防護功能：
a: 自動感應，沒有樣品時儀器不工作，無射線泄漏。
b: 采用加厚防護測試壁，有效防止散射。
c: 配送防護安全罩，防周邊輕基體散射。
3.安全聯(lián)動鎖裝置，當軟件無法控制關閉，輕輕一按，時間保護您的安全，守護后關卡。

更智能的軟件
1.EXPLORER 5000 合金分析儀配有專門針對合金行業(yè)的專業(yè)應用軟件，具有智能化、高靈敏度、測試時間短、操作簡易等特點。
2.全新的智能軟件，一鍵智能操作，采用雙模設計（用戶模式和專家模式）。用戶模式一鍵識別樣品材質；專家模式可進行增加元素，增加特定曲線等深入分析操作。
3.內置強度校正方法，校正幾何狀態(tài)不同和結構密度不均勻的樣品造成的偏差。

儀器技術性能數(shù)據(jù)
序
指標
描述
1
型
EXPLORER系列手持式X熒光光譜儀
2
分析方法
能量色散X熒光分析方法
3
測量元素范圍
原子序數(shù)為12～92「鎂（Mg）到鈾（U）】之間的元素均可測量
4
同時檢測元素
可同時分析40個元素
5
微電腦系統(tǒng)
工業(yè)定制專業(yè)系統(tǒng), CPU: 1G , 系統(tǒng)內存: 1G , 擴展存儲支持32G, 標配4G, 可以海量存儲數(shù)據(jù)
6
含量范圍
ppm～99.99
7
檢測時間
1-60秒（一秒報結果和牌）
8
內置系統(tǒng)
GPS、WIFI、藍牙
9
電源
可充電鋰電池，標配9000h,可持續(xù)工作12小時；可選配27000h超大電池，配有寬電壓110V～220V通用適配器，可充流供電使用
10
檢測對象
固體、液體、粉末
11
探測器
SDD探測器及Fast-SDD探測器（可選）
12
探測器分辨率
到125eV
13
激發(fā)源
50KV/200uA-銀端窗一體化微型X光管及高壓電源
14
準直器和濾光片
直徑4.0mm和2.0mm準直器，6種濾光片組合自動切換
15
視頻系統(tǒng)
500W像素的高清晰攝像頭
16
顯示屏
全新5寸半透半反式液晶顯示觸摸屏，其分辨率是1080*720.
17
檢出限
檢出限達1～500 ppm。
18
安全性
多重安全防護，不測試，無輻射，工作時的輻射水平遠低于國際安全標準，且具有無樣品空測，自動關X光管功能。標配輻射屏蔽罩、加厚儀器合金測試壁。
19
專業(yè)性
合金專用版分析軟件，采用智能

手持式光譜儀是目前國內較高端的檢測儀器，應用在很多行業(yè)領域，雖然有很多人曾今使用儀器，但是只限于專業(yè)的技術人員，普通的人員看到這款儀器還是處于一知半解，那么手持式光譜儀操作的需要注意哪些事項，小編以專業(yè)的角度告訴大家如何使用這款器。
手持式光譜儀對于操作人員是有一定要求的，測試樣品前一定要請儀器廠商的技術人員現(xiàn)場演示，并且對技術人員做操作前的培訓。因為這款儀器是檢測元素，那么一定會要做放樣檢測，所以，技術人員還需要做好防輻射。
手持式光譜儀在使用的時候，對于環(huán)境也是有一定的要求，不要在潮濕的環(huán)境下工作的，環(huán)境濕度0-95之間為好，不能在太高溫下操作工作，這樣的理由是避免各類磁場的干擾，如此儀器分析的時候才能檢測出更的精度。所以，大家在工作的時候要注意環(huán)境的適合度，很多時候儀器檢測不標準跟環(huán)境還是有很大程度上的關系。
對于檢測的樣品也要一些小要求，被測的物品表面必須光滑、整潔，如此才能避免其他元素的干擾被測物品的表面是有油污，或重金屬污染，那么檢測出來的結果度就沒那么高，所有儀器都不是的。其實，手持式光譜儀的操作看起來很復雜，但是按照技術人員的指示一步步去操作，就沒你想的那么復雜了。

手持式x熒光光譜礦石檢測儀——探索者EXPLORER 7000手持式x瑩光鐵礦石光譜儀再一次造成了這次分析制造行業(yè)的改革創(chuàng)新。
EXPLORER 7000導進數(shù)字多道性，使檢出限更低，可信性更高，能用面更廣，特點媲美臺式機；精致手持式的容量在探礦、找礦以及各種各樣地質學礦樣多元素檢測和分析、煤灰精煉分析中充分利用作用，使探礦工作上更為簡單、輕松。
地礦主要用途優(yōu)勢
檢測元素：標準配備可檢測30各種各樣元素，一塊兒可按顧客滿意度提高檢測元素
工作能力：鐵礦砂專用版分析軟件，采用智能化系統(tǒng)一鍵檢驗
個性化定制工作上方法
各種各樣礦樣方法選擇和無限總數(shù)方法的隨便再加，根據(jù)顧客滿意度定制工作上方法。
界定礦山開采界線
嵌入GPS，在野外可隨時查找衛(wèi)星信號，在檢驗時可隨時記錄側量的地理坐標、海拔高度，確立取樣點的地理位置信息，并隨檢驗報告一塊兒存儲。
獲得的坐標分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計可制圖成礦山開采鐵礦砂遍布，從而快速調研大層面礦山開采，掌握礦層邁進，界定礦山開采界線，確保優(yōu)先開采富礦區(qū)，全面提高產出率。
嵌入藍牙功能，配置藍牙打印機后，可維持頭等大事礦山開采起點檢驗的“邊測邊打”。
深入挖掘礦山開采商品的價值
監(jiān)控攝像機，可對被檢測的礦層或礦點部位進行更藝術化的觀擦，并對開采過程進行精確管理和控制，隨時檢測礦石品位。
對煉鋼廠過程*礦、精礦和尾礦等進行快速分析，為礦石品位的精確測量、礦物貿易、生產制造以及再應用出具商品的價值分辨依據(jù)。
環(huán)境監(jiān)控
對開采礦山開采附近覆蓋層中的金屬鎘進行檢驗和檢測，鑒定礦山開采地理環(huán)境的修復情況，很大成度的檢驗好礦山開采周邊的地理環(huán)境。
手持式x熒光分析儀
EXPLORER 9000 手持式覆蓋層金屬鎘檢測儀
冒險者EXPLORER手持式X熒光分析儀是天瑞儀器結合10年手持XRF性新產品開發(fā)工作經歷，集約化了光電子、電子光學、半導體器件和計算機硬件等多選性，具有單獨專利的升級版全新手持XRF貨品。
EXPLORER 9000手持式XRF(手持式光譜儀)覆蓋層金屬鎘檢測儀是剛開始運用升級版顯示屏高清晰度液晶顯示屏及數(shù)字多道數(shù)據(jù)統(tǒng)計CPU的手持式手持覆蓋層金屬鎘檢測儀。
EXPLORER 9000可對覆蓋層空氣污染源進行起點檢驗與修復分析，可對空氣污染覆蓋層中的汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鎳、鈷、釩、鉻、錳等金屬鎘設計風格進行有效檢測，還可根據(jù)顧客滿意度定制提高檢測元素。
實驗儀器不僅很輕、變輕，可隨身攜帶進行側量；而且特點不凡，匹敵臺式機，就算是金屬鎘水分含量較低的覆蓋層還可以輕松精確測量。
鋁合金型材主要用途
貴金屬鋁合金型材
不銹鋼板材煉鋼廠
廢金屬回收
機械制造與生產制造
鍋爐壓力容器
航天工業(yè)
船舶制造

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