单道扫描光谱仪有什么特点 国内ICP仪 仪器标准起草单位 钢研纳克

钢研纳克单扫描ICP光谱仪测定镨釹合金中的稀土元素
摘要: 报道了用Plasma 1000 顺序扫描式光谱仪测定镨釹合金中的稀土元素的光谱干扰系统研究。在前人研究的基础上，选择了受镨或釹基体干扰较小或基本不受基体干扰的灵敏线作为在Plasma 1000仪器上的考察谱线，并确定了适合测定镨釹合金中稀土元素的谱线，考察了这些谱线的背景等效浓度，并估算了其检出限。结果表明，检出限范围为0.0005%-0.005%，完全满足行业需求。
关键词：镨釹合金；ICP-AES；干扰；谱线；检出限
稀土由于其*特的性能在工业和高科技领域内的应用十分广泛，可以多元素同时测定、速度快以及检出限低的电感耦合等离子体原子发射光谱法已经在稀土分析中得到广泛应用。但较为丰富的稀土谱线的存在同时带来的光谱干扰给稀土分析工作带来很大困扰, 高纯稀土的痕量分析任务更为艰难。大量的有关稀土分析文献表明, 尽管已有多种普遍使用的发射光谱波长表和谱图可供参考[ 1-5] , 但仍然需要进行稀土元素谱线选择、干扰调查等大量的实验工作。
目前, 人们对磁性材料的开发利用已由钕合金材料转为镨钕合金材料, 打破了金属钕独占磁性材料( NdFeB) 的地位，很多稀土厂家由生产纯钕产品改为生产镨钕富集物产品。然而，对于分析测试工作者而言，镨钕合金由于受镨和钕双重基体的影响，光谱干扰更加复杂，镨钕产品中稀土杂质元素分析任务更为艰巨。
本文在文献[6-7]研究的基础上，利用钢研纳克生产的Plasma 1000 高分辨顺序扫描式光谱仪, 详细研究了镨钕基体对其他稀土元素重要分析线的光谱干扰，给出了镨钕合金中15个稀土元素的分析线，实验结果表明，应用于稀土时国产高分辨光谱仪Plasma 1000具有很强的能力和抗干扰能力。
1　实验部分
1. 1　仪器与工作条件
Plasma 1000 型顺序扫描发射光谱仪(纳克) , Czermy-Turner光学系统, 焦矩: 1000 mm,光栅有效面积110×110，光栅刻线: 3600 条/mm, 倒线色散率和分辨率: 0.22 nm/mm, 0. 0066 nm,入射狭缝20 μm, 出射狭缝20 μm。高频电源: 频率27. 12 MHz、入射功率1. 15 kW。工作气体: 氩气纯度> 99. 95%, 冷却气15 L/ min、等离子气1. 2 L/min、载气0.5 L/min, 冲洗气3. 5 L/min, 观察高度15.0 mm。
1. 2　主要试剂与稀土标准系列
盐酸、硝酸均为AR 级；实验用水为蒸馏水。稀土标准溶液: 1 mg/mL, 盐酸或硝酸介质。
1.3实验方法
1.3.1 准确称取0.1000 g试样于150 mL烧杯中，加盐酸10 mL，低温电热炉上加热溶解样品，待样品溶解完后，冷却至室温，转移到100 mL容量瓶，加水定容至刻度，此溶液用于测量除镨钕以外其他稀土元素；
1.3.2 准确分取20 mL 1.3.1的原溶液于100 mL容量瓶中，补加盐酸5 mL，加水定容至刻度，此溶液用于测量镨和钕元素。
1.4标准曲线
除镨钕以外其它元素标准曲线：在五个150 mL烧杯中，分别加入0.030 g 99.99%的氧化镨和0.087 g 99.99%的氧化钕，加盐酸5 mL，低温电热炉上加热溶解，待试样溶解完后，转入五个100 mL容量瓶中，分别加入10、50、100、500 g的La、Ce、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tu、Yb、Lu、Y等稀土元素的混合标液，补加5 mL盐酸，用水定容到刻度。
镨和钕标准曲线：在五个100 mL容量瓶中，分别加入10 mL（1+1）盐酸，然后再分别加入0、13、14、15、16 mL的钕标准溶液（1 g/mL）和0、4mL、5 mL、6 mL、7 mL、的镨标准溶液（1 g/mL），用水定容至刻度。
2结果讨论
2.1 分析谱线的选择
根据文献[13]纯溶液中杂质元素谱线的检出限、信背比以及不同稀土基体时的背景相当浓度值和扫描图综合考虑, 选择出适合镨钕基体中的稀土元素分析的分析线作为本实验的考察谱线，考察谱线见表1。由表可知，要选出灵敏度适中而又受干扰小的谱线非常困难，尤其对Sm、Ce、Ho三个元素。Sm442.434 nm 受 Pr442.431的干扰，Sm360.949受Nd360.944的干扰，而Ce的**条灵敏线都不同程度的受基体干扰。Ho345.600受Nd345.600的重叠干扰，Eu381.967受Nd381.970的干扰。在Plasma 1000仪器上，终选定的谱线列于表2中。
表1 Plasma 1000 各待测元素谱线考察
元素 谱线/nm 元素 谱线/nm
La 333.749; 412.323 Er 337.271; 369.265
Ce 413.380; 413.765; 418.660; 446.021 Tm 346.220; 313.126
Pr 422.535; 414.311 Yb 289.138; 328.937; 369.419
Nd 415.608; 401.225 Lu 261.542; 291.139
Sm 360.949; 442.434 Y 371.030; 324.228; 360.073
Eu 412.970; 272.778 Dy 340.780; 353.170; 364.540
Gd 342.247 Ho 345.600; 347.426
Tb 350.917; 367.635
表2 Plasma 1000 仪器上各稀土元素的分析谱线
元素 分析线/nm 元素 分析线/nm
La 333.749 Er 337.271
Ce 413.380 Tm 346.220; 313.126
Pr 422. 535; 414.311 Yb 328.937; 369.419
Nd 415. 608; 401. 225 Lu 261.542
Sm 360.949; 442.434 Y 371.030; 324.228
Eu 412.970; 272.778 Dy 340.780
Gd 342.247; 335.047 Ho 345.600
Tb 350.917; 367.635
2.2 检出限比较
在表2所列的仪器条件下测定了15个稀土元素在镨钕基体中对所选的分析线按文献[4]估算了检出限，结果列于表3。估算检出限公式如下:
式中 In/Ib为分析物的净强度和背景强度比；C为产生In/Ib 的分析物浓度。表3中结果表明，Plasma1000型仪器检出限范围为0.0005-0.005%之间。目前稀土行业内镨钕合金的标准要求除镨和钕外，其它稀土杂质的含量均要求在0.05%以下，因此灵敏度完全满足目前稀土行业测定镨钕合金中的稀土元素的需求。
表3 各谱线检出限比较（75%Nd 25%Pr基体）
分析元素 谱线/nm 检出限/(g/mL),
La 333.749 0.006
Ce 413.380 0.04
Pr 422. 535
414.311 0.031
0.037
Nd 415. 608
401. 225 0.023
0.01
Sm 360.949
442.434 0.010
0.012
Eu 412.970
272.778 0.0050
0.0075
Gd 342.247 0.010
Tb 350.917
367.635 0.010
0.015
Er 337.271
369.265 0.0037
0.0030
Tm 346.220
313.126 0.0021
0.0018
Yb 328.937
369.419 0.0010
0.0012
Lu 261.542 0.0013
Y 371.030
324.228 0.0025
0.0038
Dy 340.780 0.052
Ho 345.600 0.0021
3 结论
1）本工作就纳克生产的高分辨率光谱仪对稀土元素的分析性能和光谱干扰研究结果表明: 与普通分辨率光谱仪相比, 背景相当浓度值和光谱干扰程度显著降低, 因而提高了检出能力和分析结果的准确度。在以稀土为主要共存物的痕量稀土分析中具有明显优势。
2）研究了镨钕基体中15个稀土元素分析线的光谱干扰情况。给出了25%镨和75%的钕作为基体时, 15 种稀土元素的分析线，并估算了此条件下各元素的检出限，为ICP-AES法测定镨钕合金中15种稀土元素提供了便利。
3）Plasma 1000顺序扫描ICP光谱仪分辨率和灵敏度均达到国际先进水平，完全满足当前稀土行业对镨钕合金的测定要求。
参考文献:
1 Harrison G R. Massachusetts Institute of Technology Wavelength Tables. New York: John Wiley & Sons, 1969.
2 Boumans P W J M. Line Coincidence Tables for Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry. Ox ford: Pergamon, 1980.
3 Parsons M I, Forster A, Anderson D. An Atlas of Spectral Interferences in ICP Spectroscopy. New York: Plenum, 1980.
4 Winge R K, Fassel V A, Peterson V J, etal. Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy[M]. An Atlas of Spectral Information. Amsterdam: Elsevier, 1985.
5 钱振彭, 王长庆, 陈维华. 稀土元素的ICP-AES光谱图. 北京: 冶金工业出版社, 1984.
6 李冰,尹明，高分辨型电感耦合等离子体发射光谱仪测定稀土元素的光谱干扰研究I铈镨和钕基体[J]. 分析测试仪器通讯，1996, 2（6）：63-81.
7 谷胜，杨赸原，李冰，稀土元素原子发射光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP-AES 研究 Ⅱ. 钐基体对其他稀土元素的光谱干扰[J]. 光谱学与光谱分析，1997, 17（2）： 88-94.

钢研纳克Plasma1000 ICP光谱仪测定车用耐火材料中铁、钛、锆元素的含量
(1. 钢铁研究总院, 北京 100081；2. 钢研纳克技术有限公司,北京 100081)
摘要： 采用电感耦合等离子体光谱法对耐火材料中的矾土中铁、钛元素进行测定及含铬砖中锆含量的测定。采用酸溶回渣进行样品前处理，并对样品进行加标回收实验，其加标回收率在97%-104%之间，且标准曲线线性系数在0.999之上。
关键词：ICP-AES; 耐火材料；矾土；含铬砖
目前耐火材料的测定大多采用容量法和分光光度法，在分析过程中需要严格控制溶液的各项条件，操作复杂，繁琐，而采用电感耦合等离子体发射光谱法不仅可以多元素同时测定，同时具有灵敏度高，干扰少等优点。本次采用电感耦合等离子体光谱法对耐火材料中的矾土中铁、钛元素进行测定及含铬砖中锆含量的测定，速度快，并取得了很好效果。
1 实验部分
1. 仪器及参数
Plasma1000单道扫描电感耦合等离子体光谱仪（钢研纳克技术有限公司）；
盐酸，ρ≈1.18 g/ml,优级纯，北京化工厂；
硝酸，ρ≈1.42g/ml, 优级纯，北京化工厂；
Zr、Fe、Ti的标准溶液质量浓度均为1000 µg/ml，国家钢铁材料测试中心；
硼酸，分析纯；
碳酸钠，分析纯；
碳酸锂，分析纯；
四硼酸锂，分析纯
所用溶液用水均为二次去离子水。
1.2 ICP-AES仪器工作条件
高纯氩（纯度≥99.999%），光栅为3600条/mm。
参数设置：功率1.15 Kw,冷却气流量18.0 L/min，辅助气流量0.8 L/min,载气流量0.2 L/min,蠕动泵泵速20 rpm,观测高度距功率圈上方12 mm，同轴玻璃气动雾化器，进口旋转雾室，三层同轴石英炬管，中心管2.0 mm。
1.3 样品处理
1.3.1 含铬砖的测定
称取1g硼酸碳酸钠混合试剂于铂金坩埚中，称取试样0.05g于硼酸碳酸钠上，而后样品上在覆盖1g硼酸碳酸钠试剂，放入马弗炉中灼烧，先缓慢升温至800℃，于800℃保持20分钟，而后升温至1050℃，保持1h。取出冷却，放入1:1的盐酸中溶出样品，而后定容至100ml塑料容量瓶中。加入1ml氢氟酸。定容，摇匀待测。
1.3.2 矾土的测定
称取2g碳酸锂-无水四硼酸锂混合试剂于铂金坩埚中，称取试样0.2g于碳酸锂：无水四硼酸上，而后样品上在覆盖2g碳酸锂-无水四硼酸试剂，放入马弗炉中灼烧，先缓慢升温至800℃，于800℃保持20分钟，而后升温至1100℃，保持0.5h。取出冷却，放入1:1的盐酸与氢氟酸溶出样品，而后定容至100ml塑料容量瓶中。定容，摇匀。分取10ml到100ml容量瓶中，定容，摇匀待测。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
对于同一种元素， ICP-AES 可以有多条谱线进行，但是由于基体和其他元素的干扰，并不是所有的谱线都适用。进行光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜，谱线周围背景低，且无其他元素明显干扰的谱线作为元素的分析线，结果见表1。
表1 各元素分析线(nm)
元素 Zr Fe Ti
波长 343.823 259.940 307.211
在进行谱线选择时，需要注意背景及干扰情况，选择尽量将背景位置定在尽可能平坦的位置，注意要无小峰，同时左右背景的平均值尽可能与谱峰背景强度一致。
2.2 实际样品的测定
2.2.1校准曲线
实际样品按照本文方法进行分析，校准曲线线性相关系数如表2
表2 实际样品校准曲线线性相关系数
元素 Zr Fe Ti
相关系数 0.9993 0.9995 0.9996
在校准曲线配置时，由于在样品基本为高盐样品的混合溶液，所以并必须进行基体匹配。需在标准曲线中加入相应量的盐以配备样品中的盐度。含铬砖需加入铬元素作为基体打底。
2.2.2 测定结果
稀土水溶液实际样品按照本文方法进行分析，其配分结果见表3.
表3 实际样品分析配分结果（%）
样品名称 Zr Fe Ti
含铬砖 1.592 - -
矾土 - 1.781 2.635
2.2.3 加标回收率结果
表4 各元素加标回收率（%）
分析元素 加入量
% 实际值
% 检出量
% 回收率
%
Zr 1.5 1.59 3.05 97%
Fe 1.5 1.78 3.34 104%
Ti 3 2.63 5.58 98%
3 结论
本方法使用碱融处理样品, ICP- AES法测定耐火材料含铬砖中的锆元素，矾土中的铁与钛元素。具有样品前处理简便、有效待测元素损失较少、分析精密度高及分析速度快等有点。此方法快速、简便、准确, 适用于耐火材料含铬砖中的锆元素，矾土中的铁与钛元素的含量的测定。

ICP光谱法测定镨钕合金中的杂质元素
1 前言
以氧化镨钕为原料,经熔盐电解法生产的镨钕合金，主要用作钕铁硼等永磁材料的原料。随着稀土市场的不断发展, 人们对磁性材料的开发利用已由钕合金材料转为镨钕合金材料, 打破了金属钕独占磁性材料( NdFeB) 的地位, 使得很多稀土厂家由生产纯钕产品改为生产镨钕富集物产品, 因而对镨钕产品的稀土杂质分析显得尤为重要。电感耦合等离子体原子发射光谱法在稀土分析中已经得到广泛应用，由于稀土谱线较为丰富, 因此光谱干扰给稀土分析带来很大困难, 尤其是在高纯稀土的痕量分析中其光谱干扰更为严重。镨钕合金由于受镨和钕双重基体的影响，光谱干扰更加复杂，进行光谱分析时谱线选择是的难题。
2
仪器简介
Plasma1000型电感耦合等离子体原子发射光谱仪是纳克公司推出的单道顺序扫描光谱仪，本应用报告的所有测量结果均来自这种ICP光谱仪。相对于由中阶梯光栅分光系统和固体器组成的ICP光谱仪(即全谱仪)，单道顺序扫描光谱仪具有更低的检出限，更高的分辨率和灵敏度，较小的基体效应，更适合测定光谱干扰比较严重的稀土元素，同时此仪器配备功能强大界面友好的分析软件，友好的人机界面，强大的数据处理功能，对输出数据可随机打印,也可自动生成Excel格式的结果报告。
3
样品制备
3.1 准确称取0.1000g试样于150mL烧杯中，加盐酸10mL，低温电热炉上加热溶解样品，待样品溶解完后，冷却至室温，转移到100mL容量瓶，加水定容至刻度，此溶液用于测量除镨钕以外其他稀土元素；
3.2 准确分取20mL 1.3.1的原溶液于100100mL容量瓶中，补加盐酸5mL,加水定容至刻度，此溶液用于测量镨和钕元素。
4 仪器参数
功率1.15 Kw,冷却气流量18.0 L/min，辅助气流量0.8 L/min,载气流量0.2 L/min,蠕动泵
泵速20 rpm,观测高度距功率圈上方12 mm，同轴玻璃气动雾化器，进口旋转雾室，三层同
轴石英炬管，中心管2.0 mm。
5 分析结果
5.1 工作曲线
根据纯溶液中杂质元素谱线的检出限、信背比以及不同稀土基体时的背景相当浓度值和
扫描图综合考虑, 选择出适合镨钕基体中的稀土元素分析的分析线作为本实验的考察
谱线，终选定的谱线列于表1中。
表1 Plasma 1000 仪器上各稀土元素的分析谱线
分析元素 �分析线/ nm 分析元素 �分析线/ nm
La 333.749 Er 337.271
Ce 413.380 Tm 346.220 313.126
Pr 422. 535 414.311 Yb 328.937 369.419
Nd 415. 608 401. 225 Lu 261.542 291.139
Sm 360.949 442.434 Y 371.030 324.228
Eu 412.970 272.778 Dy 340.780
Gd 342.247 335.047 Ho 347.426 345.600
Tb 350.917 367.635
5.2 检出限
本实验测定了 15 个稀土元素在镨钕基体中对表1 所选的分析线估算了检出限，估算结
果列于表2。检出限公式如下:
式中 I n/ I b 为分析物的净强度和背景强度比; C 为产生 I n/ I b 的分析物浓度。目前稀土行
业内镨钕合金的标准要求除镨和钕外，其它稀土杂质的含量均要求在0.05%以下，表 2
结果表明，
结果表明，Plasma 1000Plasma 1000型仪器灵敏度完全满足目前稀土行业测定镨钕合金中的稀土元素的型仪器灵敏度完全满足目前稀土行业测定镨钕合金中的稀土元素的需求。需求。
表
表 22 各谱线检出限比较各谱线检出限比较
6 结论
纳克生产的Plasma 1000高分辨率光谱仪与普通分辨率光谱仪相比, 背景相当浓度值和光谱干扰程度显著降低, 因而提高了检出能力和分析结果的准确度,在以稀土为主要共存物的痕量稀土分析中具有明显优势。Plasma 1000顺序扫描ICP光谱仪分辨率和灵敏度完全满足当前稀土行业对镨钕合金的测定要求。

钢研纳克Plasma 2000 ICP光谱仪测定药用玻璃制品中十一种元素
玻璃容器因其透明、美观、化学性质稳定、耐高温等优点，一直被包装界认为是的包装容器。更加纯净的高品质药用玻璃瓶更是饮料、药品、食品、化妆品等的包装材料。传统的药用玻璃质量指标及项目只包含理化性能、规格尺寸及外观质量等项。近两年，为了与国际产品质量标准接轨从而进一步提高国内药用玻璃制品的质量，化学成分及有害物质浸出含量的也正在成为药用玻璃制品的重要项目。
采用钢研纳克技术有限公司生产的Plasma 2000 CCD电感耦合等离子体发射光谱仪对客户的药用玻璃制品中的As、Fe、Mg、Pb、Sb、Sn、Al、Na、K、Ca、Ba等十一中元素的含量进行了准确。
样品前处理
准确称取样品0.5000克于100mL钢铁量瓶中，加入10mL盐酸（ ρ =1.19g/mL），低温加热溶解，冷却后定容。再将上述溶液稀释20倍，补加盐酸（ρ=1.19g/mL）10mL，用于测定除Zr元素以外的元素。
另外准确称取样品0.5000克于100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL盐酸（ ρ =1.19g/mL），低温溶解后加入10mL氢氟酸，微沸，冷却后定容过滤，用于测定Zr元素。
仪器特点及工作条件
优异的光学系统，连续波长覆盖；科研级大面积CCD，所有元素一次测定；固态射频发生器，高效可靠，自动调谐；高效进样系统，具备激光烧蚀固体进样功能；软件操作方便、信息直观、功能全面；可靠的安全防护措施
入射功率：1. 10kW；工作气体：氩气纯度> 99. 95%，冷却气13.5L/ min、辅助气0.5/ min、载气0.6L/ min；进液泵速20rpm；垂直观测高度10mm；一次读数时间8s；稳定时间20s；进样时间20s。
方法特点
氢氟酸+高氯酸混酸加热消解样品，高氯酸冒烟后盐酸溶解并定容，溶样过程简单；所选谱线干扰小并采用基体匹配消除谱线干扰；线性相关性好，各被测元素的线性相关系数均大于0.999。
Ba校准曲线
结果
测得客户药用玻璃样品中各元素含量结果见下表。
药用玻璃中As、Fe、Mg、Pb等元素量测定结果（w/%）
元素　 As Fe Mg Pb Sb Sn
Plasma2000 0.0025 0.0141 0.0109 <0.001 <0.001 <0.001
参考值 0.0026 0.0135 0.0103 <0.001 <0.001 <0.001
元素 Al Na Ca K Ba
Plasma2000 2.63 4.20 0.5914 0.4844 0.5506
参考值 2.67 4.20 0.6132 0.4807 0.5563

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