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第五期 | 使用手持式XRF進行鈾和釷礦勘探
鈾 (U) 是一種稀有元素，在地殼中的平均濃度為2.7 ppm。在自然界中，鈾主要以U-238 (>99%) 的形式存在，而U-235（可裂變）僅占約0.7%。U-234含有不到0.1%的天然鈾。鈾原子的尺寸較大，難以進入巖漿中的早期結晶礦物。因此，它通常集中在富硅巖石（例如花崗巖）中巖漿結晶的最終產物中（特別是在花崗巖中發現的礦物中，例如鋯石、榍石和磷灰石）。在此類巖石中，鈾含量可能達到幾十甚至幾百ppm，并形成一種稱為晶質鈾礦或瀝青鈾礦 (UO2) 的礦物。
鈾礦開采方式包括：露天開采、地下開采、原地浸出和鉆孔開采（使用高壓水射流）。低品位鈾礦石通常含有0.01%至0.25%的氧化鈾（通常報告為U3O8）；但是，一些礦床具有很高的鈾濃度（高達百分之幾）。在自然界中，鈾存在于幾種礦床中，包括不整合面型礦床、奧林匹克壩型礦床、砂巖礦床、石英-卵石礫巖礦床、地表礦床（鈣質結礫巖礦床）、脈狀礦床、與火山和破火山口相關礦床、侵入礦床和交代巖礦床。
釷 (Th) 是另一種可裂變的天然放射性化學元素。釷在地殼中的含量比鈾多三到四倍 (9.6 ppm) ，主要是從獨居石砂（提取稀土金屬的副產品）中提煉出來。
在上一期中，我們介紹了賽默飛手持XRF分析精礦和控制品位應用。本期，我們將進一步探討這項便攜技術如何以精準、高效的方式進行鈾和釷礦勘探。
手持式XRF分析儀在采礦中的應用
在采礦活動的各個階段（從基層勘探到開采、礦石品位控制，乃至環境調查），手持式XRF (HHXRF) 分析儀都可以提供快速、準確的結果，并且無需或僅需極少樣品制備。使用Thermo Scientific™ Niton™ 手持式XRF分析儀可以覆蓋的元素分析范圍鎂 (Mg) 到鈾 (U)。Niton XRF分析儀配備具有動態電流調節的高功率X射線管和硅漂移探測器，用戶能夠實現低檢測限、高精度和快速的數據采集。
當與試驗臺結合使用時，也可以在實驗室中使用分析儀對制備的樣品進行分析。如圖1所示，可以使用經認證的參比材料對分析儀結果進行驗證。
圖1.粉礦和土壤成分標準物質的U和Th測量準確度驗證
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方法
墨西哥地質服務公司 (SGM) 的地質學家在墨西哥東北部的諾帕爾地區進行了這項調查。他們系統性分析了31個站點中的1334個樣品，使用了40個線性斷面和100 m間距。通過對制備樣品執行輻射測量、實驗室分析和手持式XRF分析，測量了每個樣品的鈾含量。輻射測量使用了閃爍儀。這些儀器通常用于U-Th勘探，一些型號可以提供半定量數據。基于這三種方法的鈾地球化學圖如圖2所示。
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結果
圖2顯示，實驗室分析和HHXRF分析確定的鈾地球化學異常之間存在明顯重疊。HHXRF分析顯示Th與U的異常相同；實驗室數據無法進行比較。雖然閃爍計是快速識別放射性樣本的非常有效的工具，但其數據可能不如實驗室或HHXRF分析可靠，因為其顯示的U和Th異常與實驗室或HHXRF分析的異常不重疊。如果在現場將閃爍儀與HHXRF結合使用，可以更有效。
圖2.通過放射性測量、實驗室和現場便攜式XRF測量的U和Th的地球化學圖
Niton™ XL2 Plus 手持式 XRF 分析儀
產品特點?
2W X射線管
適用于輕元素檢測（Mg、Al、Si、P、S）的石墨烯窗口硅漂移探測器（SDD）
檢測器ProGuard防護
微型攝像頭
熱插拔電池
觸摸屏和方向鍵
密碼安全保護
IP54認證（防濺/防塵）
鼻錐定位引導
Niton™ XL3t GOLDD+ XRF 分析儀
產品特點
標準分析范圍：從鎂到鈾的多達30余種元素（根據應用不同而異）
用于手持式XRF分析的功能更加強大的X射線管
一鍵式測定——極易使用，非專業技術人員也能很快掌握
面向實際工業環境的耐用型設計
提供原位無損的即時分析
完整密封，防水防塵
符合人體工程學設計
顯示屏在強日光下仍清晰可讀
提供多種語言選擇
彩色觸摸屏顯示器
Niton™ XL5 Plus 手持式 XRF 分析儀
產品特點
5W X射線管
專有大面積漂移檢測器，用于輕元素檢測（Mg, Al, Si, P, S）
輕量化設計（2.8 lb/1.3 kg）
小型化鼻端設計
支持WiFi
配有微觀和宏觀攝像頭
熱插拔電池
可調角度翻轉的彩色觸摸屏
方向鍵
密碼安全保護
IP54認證（防濺/防塵）