讨论稿试验报告-高纯钯化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
行业标准《纯钯化学分析方法 杂质元素的测定》实验报告

纯钯化学分析方法铂、铑、铱、钌、金、银、铝、铋、铬、铜、铁、镍、铅、镁、锰、锡、锌、硅量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法实验报告2019年1月纯钯化学分析方法铂、铑、铱、钌、金、银、铝、铋、铬、铜、铁、镍、铅、镁、锰、锡、锌、硅量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法李秋莹、何姣、方海燕、孙祺、王应进1 前言随着化工、化学、催化等行业和材料学科的快速发展,市场对纯钯及其电子产品的需求快速增长,贵研铂业股份有限公司正发展成为钯原材料及其深加工产品的重要生产基地。
我公司用于生产合金材料、催化剂、铂钯网、钯化合物在不断增长。
钯中杂质元素含量的高低直接影响其材料、产品的电学性能、力学性能、加工工艺和使用寿命。
因此,催化、材料研究和生产经营都需要更快、更准确的掌握其杂质元素含量的信息,这就对钯中杂质元素分析提出了快速、准确的要求。
目前国内外在钯纯度检测的标准方法有粉末法[1]。
该方法主要分析对象为粉末试样,对海绵样品的处理相对简单,不易污染,但对金属块屑状样品的处理就相对复杂繁琐了。
全过程至少需要3个工作日。
此外,该方法粉末标准样品的配制,不但要消耗大量昂贵的高纯贵金属作为基体,而且还需花费大量的人力、物力和时间。
资料调研表明,为解决粉末法的不足,采用溶液进样、ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱法)或ICP-MS(电感耦合等离子体质谱法)测定纯钯中微量杂质元素已成为近年来的一种发展趋势[2-7]。
我们研究的纯钯分析方法,在不使用钯基体匹配的条件下,完全满足产品标准GB/T1420-2015规定元素测定要求。
用基体配制合成样进行检出限及干扰实验,用样品进行了准确度及精密度考察,样品加标回收率为85.3%~122.0%,相对标准偏差(RSD)为0.91%~11.6%。
2、实验部分2.1仪器及工作条件美国PE公司5300DV型电感耦合等离子体原子发射光谱仪。
工作条件列于表1。
表1. 仪器工作条件2.2各元素推荐的测定谱线波长见表2。
行业标准-高纯镓化学分析方法 第3部分:痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法-编制说明

行业标准《高纯镓化学分析方法第3部分:痕量杂质元素含量的测定辉光放电质谱法》编制说明(预审稿)一、工作简况1.1.标准立项目的和意义为贯彻落实《中共中央国务院关于开展质量提升行动的指导意见》(中发[2017]24号)和中央经济工作会议要求,实施新产业标准领航工程,九部委联合印发《新材料标准领航行动计划(2018-2020)》通知,通知指出建立和完善半导体材料共性技术标准体系,指引半导体器件向更高效率、更高功率密度和更高可靠性发展是目前标准制定工作中的重要内容。
在《战略性新兴产业分类(2018)》中3.2.9.1高纯金属制造-3239*其他稀有金属冶炼中明确提及高纯镓。
高纯镓是三基色激光显示材料铟镓磷、铟镓氮的原材料,也是制造第二代半导体砷化镓、第三代宽禁带半导体氮化镓、磷化镓、锑化镓的关键基础材料,主要用于LED、红外器件、电子工业和通讯领域,比如二极管、太空太阳能电池等。
高纯镓中痕量杂质含量是决定高纯镓材料及其器件性能的重要因素,因此,建立一种精确表征高纯镓中痕量杂质元素含量的检测手段对高纯镓质量控制有重要意义。
1.2.任务来源根据《工业和信息化部办公厅关于印发2020年第二批行业标准制修订和外文版项目计划的通知》(工信厅科函【2020】181号)的要求,由国标(北京)检验认证有限公司负责行业标准《高纯镓化学分析方法第3部分:痕量杂质元素含量的测定辉光放电质谱法》的制定工作,计划编号为2020-0719T-YS。
项目起止时间为2020年11月~2022年11月,由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC 243)、全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC 203/SC2)共同提出并归口。
1.3.主要工作过程1.3.1.起草阶段本项目在下达计划后,于2020年11月在江苏省如皋市由半导体设备及材料标准化技术委员会材料分会组织进行了任务落实会。
会后国标(北京)检验认证有限公司组织了专门的标准编制小组,进行了设备、用户要求、相关标准应用等方面的调研和收集;与同行、设备商进行了充分的沟通。
行业标准《纯钯化学分析方法 杂质元素的测定》编制说明(审定稿)

纯钯化学分析方法铂、铑、铱、钌、金、银、铝、铋、铬、铜、铁、镍、铅、镁、锰、锡、锌、硅量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法编制说明(送审稿)2019年7月一、工作简况——任务来源目前国内在纯钯纯度检测的标准方法有直流电弧发射光谱法[1],直流电弧发射光谱法因基体成本高,Mg、Al、Si杂质元素易被污染和分析速度慢等问题,国内检测机构已普遍采用电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法代替直流电弧发射光谱法测定海绵钯中的18个杂质元素含量[2-7]。
分析结果的准确和分析方法的标准化是保证产品质量,指导公平、公正交易,维护最佳秩序,促进最佳共同效益的必要条件之一,故制定该标准是很有必要的。
为此,2016年10月,贵研铂业股份有限公司向全国有色金属标准化技术委员会提交了制定纯钯分析方法行业标准建议书。
2017年4月有色金属行业标准委下达该标准的制定任务,项目起止时间为2018年~2019年,计划文工信厅科[2017]40号,计划号:2017-0138T-YS。
技术归口单位为全国有色金属标准技术委员会,起草单位为贵研铂业股份有限公司及贵研检测科技(云南)有限公司。
接到标准制订任务后,根据任务落实会会议精神,组建了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定纯钯中杂质元素标准起草小组,主要由贵研铂业股份有限公司检测中心技术人员组成。
本标准于2017年8月23日由全国有色金属标准化技术委员会主持,在山东泰安市召开了任务落实会,根据任务落实会会议精神和与会专家的意见,于2019年2月完成讨论稿。
第一验证单位为:江西省汉氏贵金属有限公司、徐州浩通、广东省工业分析检测中心;第二验证单位为:紫金矿业集团股份有限公司、北京有色金属与稀土应用研究所、江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂中心化验室、山东恒邦冶炼股份有限公司。
本标准于2019年4月,由全国有色金属标准化技术委员会主持,在苏州桐乡召开了讨论会,6月由全国有色金属标准化技术委员会主持,在山东省青岛市召开了预审会,共有14个单位的60多名代表参加了会议。
讨论稿试验报告-高纯钯化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法

高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法试验报告(预审稿)贵研铂业股份有限公司2020年7月高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法前言高纯钯以其独特的物理化学性能,应用于现代工业和尖端技术领域。
高纯钯提纯技术、加工制造技术与其分析检测能力密切相关,研究高纯钯中杂质元素含量检测方法非常重要。
已有的纯金属钯中杂质测定方法有发射光谱法(AES)[1]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[2-5]、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[6-9]等。
产品标准GB/T 1420-2015海绵钯,要求测定三个牌号SM-Pd99.9、SM-Pd99.95、SM-Pd99.99的18个杂质元素,测定方法其一采用《YS/T 362-2006 纯钯中杂质元素的发射光谱分析》,其二采用《附录A 电感耦合等离子体原子发射光谱法》。
其中直流电弧发射光谱法需要用钯基体配制粉末标样,不但需要消耗大量的钯基体且钯基体制备方法困难,目前此方法已很少被使用。
液体进样检测的ICP-AES法满足不了高纯钯所需检测下限范围。
ICP-MS法检测限较低,但对试剂、环境要求较高,易被污染,同时基体浓度也不宜太高。
辉光放电质谱法(GD-MS)是20世纪后期发展起来的一种重要无机质谱分析技术,作为目前被公认对固体材料直接进行痕量及超痕量元素分析最有效的分析手段之一[10-12],GD-MS的应用主要在于高纯度材料的杂质元素分析,已成为国际上高纯金属材料、高纯合金材料、稀贵金属、溅射靶材等材料中杂质分析的重要方法。
制定高纯钯辉光放电质谱法测定杂质元素含量标准分析方法,有助于进一步完善贵金属材料产品检验表征及评价方法技术体系。
GD-MS的方法原理是将高纯试样安装到仪器样品室中作为阴极进行辉光放电,其表面原子被惰性气体(例如:高纯氩气)在高压下产生的离子撞击发生溅射,溅射产生的原子被离子化后,离子束通过电场加速进入质谱仪进行测定。
讨论稿-试验报告高纯铱化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法

高纯铱化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法试验报告(预审稿)贵研铂业股份有限公司2020年7月高纯铱化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法前言高纯铱以其独特的物理化学性能被应用于高科技半导体材料制造、靶材制造、精密仪器制造等行业。
准确测定其杂质元素含量对高纯铱产品制备过程控制和纯度判定具有十分重要的意义。
纯金属铱中杂质的测定方法有发射光谱法(AES)[1]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[2,3]、辉光放电质谱法(ICP-MS)[4]等。
产品标准GB/T 1422-2018铱粉,要求测定三个牌号SM-Ir99.9、SM-Ir99.95、SM-Ir99.99的16个杂质元素,测定方法其一采用《YS/T 364-2006 纯铱中杂质元素的发射光谱分析》,其二采用《附录A 电感耦合等离子体原子发射光谱法》。
其中直流电弧发射光谱法需要用铱基体配制粉末标样,不但需要消耗大量的铱基体且铱基体制备方法困难,目前此方法已很少被使用。
液体试样进样检测方法中,金属铱极难溶解,且受仪器检测限的限制,ICP-AES法满足不了高纯铱所需检测下限范围,ICP-MS法也要考虑溶样问题、以及基体浓度受限和复杂的干扰情况。
辉光放电质谱法(GD-MS)是20世纪后期发展起来的一种重要无机质谱分析技术,作为目前被公认对固体材料直接进行痕量及超痕量元素分析最有效的分析手段之一[5-7],GD-MS的应用主要在于高纯度材料的杂质元素分析,已成为国际上高纯金属材料、高纯合金材料、稀贵金属、溅射靶材等材料中杂质分析的重要方法。
因此,制定高纯铱的辉光放电质谱法测定杂质元素含量标准分析方法很有必要。
GD-MS的方法原理是将高纯试样安装到仪器样品室中作为阴极进行辉光放电,其表面原子被惰性气体(例如:高纯氩气)在高压下产生的离子撞击发生溅射,溅射产生的原子被离子化后,离子束通过电场加速进入质谱仪进行测定。
在每一待测元素选择的同位素质量处以预设的扫描点数和积分时间对应谱峰积分,所得面积为谱峰强度。
讨论稿编制说明-高纯钯化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法

高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法编制说明(预审稿)贵研铂业股份有限公司二O二零年七月高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法1 工作简况1.1 方法概况1.1.1 项目的必要性高纯贵金属通常应用于高科技精密仪器制造等特殊行业,比如在半导体制造及航天航空等高精尖科技领域中常用到高纯贵金属铂、钯、钌、铱等及其合金。
但是国内高纯贵金属提纯技术、加工制造技术等与发达国家相比,尚有一定差距,这与需要不断提升高纯贵金属分析检测能力是密切相关的。
关键基础材料技术提升与产业化是近期国家重点研发专项,“超高纯稀有/稀贵金属检测评价技术与标准研究”已被列入2017年国家重点研发项目《超高纯稀有/稀贵金属制备技术》中,项目编号:2017YFB0305405。
高纯钯杂质元素含量测定辉光放电质谱法行业标准分析方法的研究,可补充我国高纯贵金属化学分析检测领域的研究内容,有助于提升我国高纯贵金属研究、制备技术突破和产业化生产的技术水平,提升中国高纯贵金属行业国际核心竞争力,对高纯贵金属的研发、生产、贸易及促进该领域的技术进步有着重要的意义。
1.1.2 适用范围本标准适用于高纯钯中杂质元素含量的测定。
各元素测定范围:0.001µg/g~10µg/g。
1.1.3可行性高纯贵金属杂质检测中遇到的难溶解特点,使其在溶液进样的分析技术GFAAS、ICP-AES、ICP-MS等应用中遇到瓶颈,近年来,随着GD-MS的发展和应用,其对固体样品直接进样以及优异的痕量、超痕量分析能力,为贵金属纯度分析提供了技术支撑。
贵研铂业股份有限公司自2016年引进英国NU仪器公司ASTRUM型辉光放电质谱仪,积极开展高纯金属杂质元素检测GD-MS方法研究。
标准起草人员具有丰富的方法研究经验和标准起草经验。
1.1.4 要解决的主要问题检索到目前为止的国内外现行发布标准中,未见高纯钯中杂质元素的GD-MS检测标准方法。
行业标准-《高纯锡化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》(编制说明)-预审稿

高纯锡化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法编制说明(预审稿)国合通用测试评价认证股份公司2020年4月高纯锡化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法1 工作简况1.1 方法概况1.1.1 项目的必要性锡具有质地柔软,熔点低,展性强,塑性强和无毒等优良特性,主要用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装、原子能及航天工业等,随着经济的发展,技术的进步,未来锡的应用领域还将不断扩大,新型“无焊料”技术的出现,将为锡金属的应用带来前所未有的好处,其在平板电脑、智能手机等领域的应用都会随其发生变化,另得益于下游行业需求的增长,锡对锂电池领域的阳极碳、不锈钢领域的镀镍、PVC领域的铅的替代作用也将日益增多,需求的增长,对锡纯度的要求也更加严格,对高纯锡的检测技术提出更高的要求。
因此建立有效的针对高纯锡纯度检测的手段尤为必要。
1.1.2 适用范围本标准适用于高纯锡中杂质元素含量的测定。
各元素测定范围,见表1:表1 测定范围元素测定范围/ug/kg元素测定范围/ug/kg元素测定范围/ug/kgLi 1~10000 Zn 1~10000 Tb 1~10000 Be 1~10000 Ga 5~10000 Dy 1~10000 B 1~10000 Ge 5~10000 Ho 1~10000 F 5~10000 As 5~10000 Er 1~10000 Na 1~10000 Se 5~10000 Tm 1~10000 Mg 1~10000 Br 5~10000 Yb 1~10000 Al 1~10000 Rb 1~10000 Lu 1~10000 Si 1~10000 Sr 1~10000 Hf 1~10000 P 1~10000 Y 1~10000 Ta 1~10000 S 50~10000 Zr 1~10000 W 1~10000 Cl 50~10000 Nb 1~10000 Re 1~10000 K 1~10000 Mo 1~10000 Os 1~10000 Ca 1~10000 Ru 1~10000 Ir 1~10000 Sc 1~10000 Rh 1~10000 Pt 1~10000 Ti 1~10000 Pd 1~10000 Au 1~10000 V 1~10000 Ag 1~10000 Hg 1~10000 Cr 1~10000 Cd 1~10000 Tl 1~10000 Mn 1~10000 Sn 基体Pb 1~10000 Fe 1~10000 Nd 1~10000 Bi 1~10000 Co 1~10000 Sm 1~10000 Th 1~10000 Ni 1~10000 Eu 1~10000 U 1~10000 Cu 1~10000 Gd 1~100001.1.3可行性作为公认的对固体材料直接进行痕量及超痕量元素分析最有效的分析手段之一,GDMS 的应用主要在于高纯度材料的杂质元素分析,目前已成为国际上高纯金属材料、高纯合金材料、稀贵金属、溅射靶材等材料中杂质元素分析的重要方法。
行标《高纯铂化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法》送审稿编制说明

行标《高纯铂化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法》送审稿编制说明一、选题背景和研究意义高纯铂是制备珍贵金属催化剂、光学器件和电子器件的重要原材料。
为了确保高纯铂的质量,需要准确测定其中杂质元素的含量,其中辉光放电质谱法是目前应用较广泛的分析方法之一、本文旨在编制一份行标,规范高纯铂化学分析方法中杂质元素含量的测定,以提高铂产品的质量控制水平。
二、编制目的和任务1.确定编制内容和要求:本文的编制目的是规范高纯铂化学分析方法中杂质元素含量的测定,保障铂产品质量;编制需要考虑行标的完整性、科学性和可操作性。
2.收集相关研究成果:通过查阅文献、分析已有实验数据等方式,收集和整理高纯铂化学分析及辉光放电质谱法的研究成果。
3.理清编制框架:根据收集到的研究成果,确定行标的基本框架结构,包括引言、原理和方法、实验步骤和操作规范、结果与讨论、结论等。
4.编写行标的各个部分:根据确定的框架结构,撰写行标的各个部分,确保行标内容科学合理、易于理解和操作。
5.修订和优化:经过初稿编写后,对行标的内容进行修订和优化,确保各部分的连贯性和完整性。
三、参与人员分工1.主笔:负责行标的整体调研和编写工作;3.编制团队:负责行标的撰写、校对和修订工作;4.技术评审小组:负责对编制完成的行标进行评审和审核。
四、编制方法和程序1.调研和文献查阅:根据选题背景和研究目的,调研现有研究成果,并查阅相关文献,了解高纯铂化学分析方法及辉光放电质谱法的基本原理和操作要点。
2.制定编写计划:根据调研结果,制定行标编写计划,确定编写时间节点和任务分工。
3.撰写初稿:按照行标的基本框架结构,逐个编写各个部分的内容,确保内容科学合理、易于理解和操作。
4.修订和优化:初稿编写完成后,对行标的内容进行修订和优化,确保各部分的连贯性和完整性。
5.技术评审:完成修订和优化后,将行标提交给技术评审小组,由专家对行标进行评审和审核。
6.修改和完善:根据技术评审的意见和建议,对行标进行修改和完善,确保行标的科学性、可操作性和规范性。
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高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法试验报告(预审稿)贵研铂业股份有限公司2020年7月高纯钯化学分析方法杂质元素含量的测定辉光放电质谱法前言高纯钯以其独特的物理化学性能,应用于现代工业和尖端技术领域。
高纯钯提纯技术、加工制造技术与其分析检测能力密切相关,研究高纯钯中杂质元素含量检测方法非常重要。
已有的纯金属钯中杂质测定方法有发射光谱法(AES)[1]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[2-5]、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[6-9]等。
产品标准GB/T 1420-2015海绵钯,要求测定三个牌号SM-Pd99.9、SM-Pd99.95、SM-Pd99.99的18个杂质元素,测定方法其一采用《YS/T 362-2006 纯钯中杂质元素的发射光谱分析》,其二采用《附录A 电感耦合等离子体原子发射光谱法》。
其中直流电弧发射光谱法需要用钯基体配制粉末标样,不但需要消耗大量的钯基体且钯基体制备方法困难,目前此方法已很少被使用。
液体进样检测的ICP-AES法满足不了高纯钯所需检测下限范围。
ICP-MS法检测限较低,但对试剂、环境要求较高,易被污染,同时基体浓度也不宜太高。
辉光放电质谱法(GD-MS)是20世纪后期发展起来的一种重要无机质谱分析技术,作为目前被公认对固体材料直接进行痕量及超痕量元素分析最有效的分析手段之一[10-12],GD-MS的应用主要在于高纯度材料的杂质元素分析,已成为国际上高纯金属材料、高纯合金材料、稀贵金属、溅射靶材等材料中杂质分析的重要方法。
制定高纯钯辉光放电质谱法测定杂质元素含量标准分析方法,有助于进一步完善贵金属材料产品检验表征及评价方法技术体系。
GD-MS的方法原理是将高纯试样安装到仪器样品室中作为阴极进行辉光放电,其表面原子被惰性气体(例如:高纯氩气)在高压下产生的离子撞击发生溅射,溅射产生的原子被离子化后,离子束通过电场加速进入质谱仪进行测定。
在每一待测元素选择的同位素质量处以预设的扫描点数和积分时间对应谱峰积分,所得面积为谱峰强度。
根据强度比与浓度比的关系计算得到被测元素含量。
试验研究通过调节仪器参数,确定最佳工作条件。
对基质元素及共存元素质谱干扰进行分析讨论,GD-MS法测定高纯钯中七十种杂质元素含量,测定其中杂质元素含量在1×10-5%(0.1µg/g)以上的结果,其相对标准偏差(n=7)小于 20%。
大多数元素分析检测限在0.001~0.005µg/g。
1 实验部分1.1 主要仪器与材料ASTRUM型辉光放电质谱仪(英国NU仪器公司);高纯钽片和钽棒(ωTa≥99.99%);高纯铟(ωIn≥99.99999%);硝酸(优级纯);盐酸(优级纯);无水乙醇(优级纯);超纯水(电阻率为18.25MΩ·cm);高纯氩气(体积分数大于99.995%);液氮(-170℃)。
1.2 仪器工作条件用钽片或钽棒对仪器放电条件进行调节,将仪器参数调节至表1所示的值,放电电流为2.00mA,放电电压在900~1100V之间。
钽基体同位素181Ta的信号强度即法拉第电流值达到10-10A(电子计数值109cps)以上,分辨率大于4000。
测定电子倍增器与法拉第杯检测器离子计数效率ICE值必须大于75%。
并进行质量峰位置校正。
表1 辉光放电质谱仪主要工作参数参数数值放电电流/mA 2.00放电电压/V 900~1100放电气体流速/(mL/min) 100~800离子源正极电压/V 5999.90离子提取电压/V 4400~4800垂直方向源电压/V -100~+100水平方向源电压/V -100~+100电子倍增器电压/V 2000~3000放电池温度/℃-1701.3 分析元素同位素选择及分辨率分析元素同位素首选同位素丰度高、干扰少的。
大多数元素质谱干扰可以在中分辨率4000的条件下分离。
低温液氮冷却离子源型仪器,在-170℃放电池中可将气体杂质尽可能地冷却在池壁上,减少离子碰撞和电离的机会,将气体干扰降到最低。
各测定元素同位素选择见表2。
分辨率均在大于4000条件下测定。
表2. 测定元素及同位素元素名称同位素元素名称同位素元素名称同位素Li 锂7 Se 硒82 Gd 钆158 Be 铍9 Rb 铷85 Tb 铽159B 硼11 Sr 锶88 Dy 镝164Na 钠23 Y 钇89 Ho 钬165 Mg 镁24 Zr 锆90 Er 铒166 Al 铝27 Nb 铌93 Tm 铥169 Si 硅28 Mo 钼95 Yb 镱172 P 磷31 Ru 钌101 Lu 镥175 K 钾39 Rh 铑103 Hf 铪178 Ca 钙44 Ag 银109 Ta 钽181 Sc 钪45 Cd 镉113 W 钨184 Ti 钛48 In 铟115 Re 铼185 V 钒51 Sn 锡119 Os 锇189 Cr 铬52 Sb 锑121 Ir 铱191 Mn 锰55 I 碘127 Pt 铂195 Fe 铁56 Te 碲130 Au 金197 Co 钴59 Cs 铯133 Hg 汞202 Ni 镍60 Ba 钡137 Tl 铊205 Cu 铜63 La 镧139 Pb 铅207 Zn 锌66 Ce 铈140 Bi 铋209 Ga 镓69 Pr 镨141 Th 钍232 Ge 锗70 Nd 钕142 U 铀238 As 砷75 Sm 钐152 / / / Br 溴79 Eu 铕153 / / /1.4 试验方法1.4.1 样品制备常规样品指棒状或片状金属样品,制备成直径约2mm~3mm、长约22mm的细棒,或者厚度约1mm~20 mm、直径约12mm~40mm的片状,保持样品表面光洁和平整,测试前依次用盐酸(加热不溶解钯)、硝酸(冷态下慢慢溶解钯)浸泡5min,用水反复冲洗酸残留液,用无水乙醇冲洗,吹干后,装载在针状或片状样品池上进行测试。
粉末样品采用压片法和铟粘附法来辅助装载样品。
将高纯铟(7N)压成片状,依次使用硝酸、超纯水、无水乙醇来浸泡和冲洗,吹干,再将高纯钯粉末置于铟片的中间位置,压实压紧避免粉末脱落,装载在片状样品池上进行测试。
1.4.2样品预溅射和测定将样品固定在棒状或片状样品架上,置于离子源激发室中,调节放电条件使钯基体同位素106Pd的有效离子强度信号达到10-10A以上,分辨率4000以上。
进行预溅射20min(粉末样品预溅射时间为5min)。
调出编辑好的方法,开始收集元素的离子信号,在每一处元素质量数处以扫描时间对质谱峰积分,所得面积为谱峰强度,被测元素含量(将单元素基体元素含量近似设为1)可以由下式给出:C X/M=RSF X/M I X/I M式中:I X、I M分别是待测元素和基体元素的同位素丰度校正后的离子强度,RSF X/M 为相对灵敏度因子。
2 结果与讨论2.1 仪器工作参数的选择考察放电气体氩气流速Gas(mL/min)、放电电流I(A)、放电电压U(V)对钯基质离子信号强度的相互影响情况。
2.1.1 固定放电电流下的氩气流速实验所用辉光放电质谱仪为低压源放电,选择仪器推荐放电电流2.00mA,分别调节放电气体流速Gas值,观察放电电压U值变化和钯基质同位素106Pd离子信号强度的变化见图1。
实验表明,固定放电电流下,放电电压随气体流速的增加而减小,离子信号强度随气体流速的增加先上升很短时间又下降。
因为在维持放电电流不变的条件下,气体流速增加,增加了放电气体压强,所需放电电压下降,离子化效率先随放电气体密度增大而增大,但很快又随放电电压下降而下降,离子信号强度减小。
要调整气体流速,到达设定电流,再调整离子光学系统电极电压使106Pd最大离子信号强度在10-10A以上、放电电压稳定在900~1100V 以内以获得可靠测定数据。
图1.放电气体流速对放电电压和离子信号强度的影响2.1.2 固定放电气体流速下的放电电流固定放电气体流速Gas,调节放电电流I,观察放电电压U值变化和钯基质同位素106Pd 离子信号强度的变化见图2。
实验表明,固定的放电气体流速下,放电电流增加,进入质谱仪的离子束强度增大,放电电压和离子信号强度随放电电流增加而增大。
钯属于易溅射金属,电流太大使样品的溅射速率愈发增大,离子堆积在出口狭缝易造成堵塞,粉末样品还比较容易被溅射掉落在放电池绝缘片上产生短路现象。
所以,放电电流不宜过大。
106Pd最大离子信号强度在10-10A以上,同时放电电压稳定在900~1100V以内即可获得可靠结果。
实验选择放电电流为2.00mA。
图2. 放电电流对放电电压和离子信号强度的影响2.2 预溅射时间选择在一定的仪器工作条件下,考察高纯钯粉压片制得样品,其预溅射时间对常见易污染元素钠、镁、铝、硅、铁、钙的含量测定影响情况。
结果见图3。
结果表明,引入的常见污染元素,需要预溅射5~20min以上才能进一步去除表面污染;对于粉末状样品,不清洗,预溅射时间5min,否则易掉粉短路,电压下降而中断测定。
图3.纯金属钯中Na、Mg、Al、Si、Fe、Ca含量与预溅射时间的关系2.3 分析元素同位素选择分析同位素的选择以丰度高、质谱干扰小为原则。
此外再考虑基质及共存元素与气体元素Ar、C、N、O、H形成的多原子离子干扰、多电荷离子干扰等。
C、N、O、H的气体干扰峰经液氮冷却可降低,其空白值均小于1~5µg.g-1。
在4000的中分辨率下,纯钯中超轻元素Li、Be、B及轻元素Na、Mg、Al、Si、P、K的测定要注意提前用纯钽进行质量峰位置校正;39K受1H38Ar双原子峰干扰,理论上分辨率达到5689可以分开,40Ar强度太高时造成39K稍有拖尾且基线偏高;40Ca受40Ar严重干扰,选丰度低的44Ca。
48Ti较46Ti丰度高且干扰少,在均受右侧峰16O36Ar及12C 40Ar双原子干扰的情况下,52Cr较53Cr丰度高稍好。
常见元素Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Zn等的测定在4000分辨率下至少有一个无干扰同位素可选择。
82Se无干扰,95Mo较98Mo好,99Ru与101Ru都无干扰,优选同位素更大的101Ru。
107Ag与109Ag基线稍高,计算时选择自动扣基线值。
103Rh与102Pd104Pd双电荷接近,理论分辨率3546,可以分开。
Cd受110Pd和In干扰大,制样采用压片方式比较好,可选113Cd。
137Ba较138Ba干扰少。
Ba和稀土元素Ce、Pr、Nd左侧有钯和气体形成的双原子峰,注意调整正确峰位置,其余稀土元素不受干扰。
贵金属元素Ru、Rh、Pt、Ag、Os、Ir均可以通过选择合适的同位素测定,如Os用189 Os,Ir用191Ir。