[其他]轻便X射线荧光仪找金矿滤波器

说明书

本实用新型是一个配制在非破坏性的、野外现场的、快速的、低成本的、轻便X射线荧光仪上用于寻找金矿的滤波器。

当前国内外直接测金的方法有：原子吸收法、原子荧光法、化学分析法等。这些方法都必须先在野外取样，再送回实验室分析，提供分析结果缓慢、价格昂贵。美国在一九七八年设计的轻便式X射线找金分析器（Robert·F·Hill；1978；Portable X－ray analyzer for in－situ gold qualification，IEEE Transaction on Nuclear Science Vol.NS－25，NO1 ），能够进行野外现场测金。但因测金检出限只能达到16－20ppm（1ppm＝10^－6克金／克），满足不了我国找金矿的要求（我国规定金含量达到1～3ppm即够工业品位），而且仪器价格贵、每台售价7万美元。

我们原设计的各型轻便X射线荧光仪，测金性能差，不适用于找金矿。

为了克服X射线荧光仪因所测量的信息中含有干扰信息，对金有用的信息得不到突出，所以不适用找金矿的缺陷，采用滤波器排除掉干扰信息，突出对金有用的信息，达到找金矿目的。本滤波器的发明扩大了X荧光仪的找矿范围，在各型号的轻便X射线荧光仪上配置找金矿滤波器，对测金的检出限就能达到几十～一百ppb（1ppb＝10^－9克金／克），成为理想的找金矿仪器。

地质理论依据：金矿总是与其它矿物或元素共生的与铜、砷、锌、硒、钨、汞、铅、铋等元素关系密切，相关系数高。该滤波器的设计目的是提取上述元素的总信息，滤掉其它干扰元素，达到找金矿的目的。如图3中①X射线荧光仪的放射性同位素源238钚放出的②初始X射线，轰击③土壤或样品，激发待测元素并使其辐射荧光，辐射荧光通过（5或6）找金矿滤波器，被（7、8）组成的探测器所接收。与金矿共生的指示元素的荧光能量分别是：如图1。

CuKa    8.047    ZnKa    8.638    AsKa    10.543    SeKa

11.221    WLa    8.396    HgLa    9.987    PbLa    10.549

BiLa    10.836        都包含在滤波器7.709～12.652千电子伏特的能量通带范围内，其它干扰元素的辐射荧光则被滤掉。如果土壤中在上述能量范围内的荧光总强度高，则反映它们的含量也高，金矿品位也高。

物理理论依据：X射线通过不同物质后，质量吸收系数会发生跃迁而构成“吸收限（Kab）”的物理特征，见图1中的（7、16）。据此，应用钴元素（吸收限Kab为7.79KeV）和硒元素（吸收限Kab为12.652KeV）的性能而组成找金矿滤波器。则其能量通带可控制在（7.709～12.65）KeV范围，而找金矿的指示元素（亲铜元素）Cu、Zn、As、se、W、Hg、Pb、Bi        的有用信息的荧光能量（8.047～11.221）KeV包含在可控范围内而全部通过，能量通带以外两侧的干扰元素的荧光被排除。其实现程序是：先测Se穿透片的X射线强度，再测得Co的吸收片的X射线强度，其差值（Ise－ICo＝ΔI）X射线强度即为金矿指示元素总量的荧光强度，其强度的大小，反映金矿品位的高低。

制作Se穿透片，采用70％的分析纯级的化学试剂硒，再加入30％的低压聚乙烯粉，磨匀，在120℃～180℃温度条件下加20～100千克／厘米²压力，冷却后即构成穿透片。

制作Co吸收片：采用60％的分析纯级的Co₂O₃，再加32％～39％的低压聚乙烯粉，加化学剂Al₂O₃、Ni₂O₃1％－8％磨匀，在120～180℃温度条件下加20～100千克／厘米²压力，冷却后即构成吸收片。加Al₂O₃、Ni₂O₃用来调整滤波器能量通带两侧之外干扰元素的荧光平衡性。

将穿透片和吸收片置于固定板，构成如图2滤波器。

滤波器配制在X射线荧光仪上，扩大了仪器功能，使其成为具有：现场测量；不必取样；快速；低成本找金矿仪器。