矿石检测

石墨矿中As、Pb、Cd等微量元素的含量直接影响其在锂电池负极、半导体散热材料等高端领域的应用价值，X射线荧光光谱法（XRF）因快速、非破坏性、多元素同时检测的优势，成为石墨矿微量元素检测的主流技术。但XRF结果的准确性高度依赖测定条件优化，需系统控制样品制备、仪器参数、基体校正等关键环节。

石墨矿样品的制备要求

石墨矿含碳量高、易吸水，样品需先在105℃烘干2小时去除吸附水，避免水分吸收低能X射线。研磨粒度需控制在200-300目（≤75μm），若粒度粗会导致表面粗糙度大，X射线散射增强，精度下降，研磨时用玛瑙研钵防金属污染。

压片法是常用制样方式：取5g研磨样品，用20MPa压力压制30秒，制成30mm直径圆片。压力过小样品松散，过大则破坏石墨结构；熔融法适用于基体复杂样品，按1:10比例混合样品与Li2B4O7-LiBO2熔剂（67:33），加0.5%NH4I脱模，1100℃熔融15分钟成玻璃片，可消除基体效应但会稀释微量元素。

XRF仪器的核心参数优化

X射线管选择需匹配元素：Rh靶覆盖轻（Al、Si）和中等元素（Fe、Cu），W靶更适合重元素（Pb、Cd）。管电压电流按激发能调整：轻元素（Na、Mg）用10-20kV、100-150mA增强低能X射线；重元素（Pb、Cd）用40-60kV、50-100mA避免管发热。

探测器选硅漂移探测器（SDD），分辨率≤125eV，比Si-PIN探测器更适合微量元素；轻元素（≤Al）检测需真空环境（≤10Pa），减少空气对X射线的吸收。

基体效应的校正策略

石墨矿基体以C、SiO2、Al2O3为主，存在吸收（C吸低能X射线）和增强效应（Fe激发Cu）。理论α系数法通过计算吸收系数修正强度，如C对Cu的α系数0.85，C含量90%时Cu强度需乘1.085校正。

散射线内标法用Rh的Compton散射线（20.2keV）校正，因散射线强度与样品质量厚度成正比，可降低C对As的吸收误差至5%以下；基本参数法（FP）基于物理原理计算理论强度，无需标样但对仪器参数准确性要求高。

标准样品的选择与配制

优先选国家级石墨矿标样，如GBW07107（C85%、As0.05%、Pb0.02%）、GBW07108（高碳石墨）。无合适标样时，用99.99%石墨粉加已知量微量元素氧化物（As2O3、PbO）自制，含量范围覆盖待测样品（As0.01%-0.5%、Pb0.005%-0.2%），至少5个浓度梯度。

标样需干燥保存，每3个月验证稳定性，RSD超2%则重新制备。

谱线干扰的处理方法

先扫描识别干扰：Pb的Lα线（10.55keV）与As的Kα线（10.54keV）重叠，Fe的Kα线（6.40keV）干扰Mn的Kα线（5.89keV）。处理方式包括选替代谱线（As用Kβ线11.73keV、Mn用Kβ线6.49keV）、用谱线拟合软件算干扰系数（如Pb对As干扰系数0.02，结果需减0.02×Pb含量）、缩小准直器尺寸（0.2mm）提高分辨率。

测量时间的设定原则

主量元素（C、SiO2）测10秒，微量元素（As、Pb）测30-60秒，背景测量时间为谱线的1/2（如As测60秒，背景测30秒）。批量检测可分组：轻元素组（10kV、150mA、10秒）、中等元素组（30kV、100mA、20秒）、重元素组（50kV、50mA、60秒），平衡效率与精度。

检出限与精密度控制

检出限（LOD）按3σb/S计算（σb背景偏差、S灵敏度），As的σb=10counts、S=200counts/%时，LOD=0.015%。提高管电流（50mA→100mA）或测量时间（30秒→60秒），可将LOD降至0.0075%或0.01%。

精密度要求RSD≤5%，通过增加测量次数（3次平均）、预热仪器30分钟、保持样品均匀（300目）、每6个月校准仪器实现。如GBW07107重复测10次，As平均0.052%、RSD3.1%，Pb平均0.021%、RSD4.5%，符合要求。