原子发射光谱仪icp-aes ICPOES器

Plasma1500型电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）测定高纯石墨中的9种痕量杂质元素
ICP-OES，Plasma1500，高纯石墨，痕量杂质元素，单道ICP，扫描ICP
石墨是我国优势非金属矿产之一，其储量和产销量居世界**。石墨系列产品已经广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、、*及耐火材料等行业，是当今科技发展必不可少的重要非金属原料。电池材料的快速发展对石墨原料的纯度要求越来越高，准确测定高纯石墨中痕量元素杂质非常重要。在2008年制定的石墨化学分析方法国家标准GB/T3521-2008中，项目仅包括石墨产品中水分、挥发分、固定碳、硫和酸溶铁的分析。高纯石墨中多种痕量杂质元素快速测定的要求越来越迫切。本报告建立了基于国产单道扫描型ICP电感耦合等离子体发射光谱仪的快速、准确测定高纯石墨中Al、Cr、Cu、Fe、Mo、Na、Ni、Si、Zn等9种痕量杂质元素的方法。
仪器特点
Plasma 1500 单道扫描型 电感耦合等离子体发射光谱仪（钢研纳克技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、多元素的国产单道扫描型ICP-OES分析仪，拥有良好的分辨率和**的检出限。仪器主要特点如下：
 1. 分析流程全自动化控制，实现气路智能控制、软件自动点火、功率自动匹配调节等功能，操作方便；
 2. 稳定的全固态射频发生器，摒弃低效率的电子管时代，速度快 体积小 效率高，频率稳定性优于0.1%；
 3. 射频功率达1600W，既可用于油品分析、高盐分析等高功率场景，又具备K, Na等适合低功率分析能力；
 4. 标配4通道12滚轮蠕动泵进样系统，高精度的光室恒温系统，进样稳定，长短期精密度良好；
 5. 优良的Czerny-Turner结构1米焦距光学系统，精密的波长驱动技术，保证峰位准确； 
 6. 分辨率高，能分出Hg31*4和313.183nm双线谱线，能分出铁的四重峰；
 7. 国内可选双光栅分光系统，3600L/mm，2400L/mm，4320L/mm三种大面积高刻线全息光栅可选，兼顾高分辨和长波长范围。
 8. 精密度好，稳定性相对标准偏差RSD≤1.5%（5ppm），优于标准（JJG768-2005）；
 9  通光量大，检出限低，光电倍增管的负高压可单设置，复杂基体检出限优于全谱仪器； 
 10. 测量动态范围宽，**微量到常量的分析，可选双通道高灵敏PMT紫外器，动态线性范围5—6个数量级；
 11. 安全性好，仪器采用高屏蔽、良好接地、玻璃窗口保证操作者的安全，仪器小于2V/m（JJG768-2005规定小于10V/m）；
 12. 实时监测仪器参数，具有舱门监测、温度保护、低压保护、断电保护、水冷保护等功能，避免仪器损害；具有低功率待机模式，降低运行成本；
样品前处理
结论
本文建立了ICP-AES快速测定高纯石墨中9种痕量杂质元素的方法。该法灵敏度高、结果准确、分析速度快，适合高纯石墨产品中多种杂质元素的快速分析，是高纯石墨中多种杂质元素的理想方法。
仪器优点
 1. 分析流程全自动化控制，实现软件点火、气路智能控制功能；
 2. 输出功率自动匹配调谐，功率参数程序设定；   
 3. 优良的光学系统，的控制系统，保证峰位定位准确，信背比优良；
 4. 较小的基体效应；   
 5. 测量范围宽，**微量到常量的分析，动态线性范围5—6个数量级；
 6. 检出限低，大多数元素的检出限可达ppb级；
 7. 良好的测量精度，稳定性相对标准偏差RSD≤1.5%（5ppm），优于标准（JJG768-2005）；
 8. Rf输出功率的范围750-1500W，输出功率稳定性小于0.1%；
 9. 光电倍增管的负高压可在0-1000V范围内立可调，可根据不同元素的不同谱线单设置条件，和全谱仪器比较有更好的检出限；
 10. 纳克仪器采用高屏蔽和良好接地保证操作者的安全；
 11. 高精度的光室恒温系统，保证仪器优良的长短期精度；
 12. 多通道蠕动泵进样，保证仪器进样均匀，工作稳定；
 13. 使用钹铜弹片和处理的屏蔽玻璃，在吸收紫外线同时使仪器小于2V/m（JJG768-2005规定小于10V/m）。
 14. 具有较高的谱线分辨率，能分出Hg31*4和313.183nm双线谱线，能分出铁的四重峰。
 15. 人性化的软件设计，操作方便，免费升级。功能强大、友好的人机界面分析软件,可在测定过程中，进行数据处理，方法编制和结果分析，是真正的多任务工作软件；该软件数据处理功能强大，提供了多种方法，如内标校正、IECS和QC监测功能等，可获得的背景扣除点以消除干扰；对输出数据可直接打印或自动生成Excel格式的结果报告。

钢研纳克Plasma2000ICP光谱仪测定中低合金钢中12种元素
关键词：Plasma2000，ICP-OES，中低合金钢，全谱瞬态直读
引言
中低合金钢是在碳钢的基础上加入少量合金元素得到的一类结构用钢。低合金高强度钢可以用较少的合金元素获得高的综合力学性能，以达到改善钢的性能，满足使用且成本低廉。中低合金钢中合金元素的含量测定十分重要。本文采用钢研纳克Plasma2000型电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES） 对中低合金钢中的Si，Mn，P，Cr，Ni，Mo，V，Ti，Al、Cu、Co、Y等12种常见元素的含量进行了测定，标准样品测试结果吻合，效果满意。
仪器特点
    Plasma 2000 电感耦合等离子体原子发射光谱仪（钢研纳克技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、测试快速的全谱ICP-OES分析仪，具有良好的分析精度和稳定性。仪器特点如下：
 固态射频发生器，**高稳定光源；
 大面积背照式CCD芯片，宽动态范围；
 中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，体积小巧；
 多元素同时分析，全谱瞬态直读。
样品前处理
参考国标GB/T 20125-2006《低合金钢 多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》，准确称取1.0000 g试样，加入盐酸、硝酸混合酸分解，如有不溶碳化物，加冒烟，以混酸溶解盐类，冷却状态下加入氢氟酸，试液稀释至一定体积，干过滤。
样品溶解图解
仪器参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1350 气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 13.5 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
标准样品
选用标准样品进行测试
标样编号 标样名称
GBW(E)010026a 碳钢35#
YSBC 11213-93 CrMnSiNiMo
YSB14134-2001 焊条钢
BH 0640-1 45CrNiWV
YSBC11121-95 15钢
典型元素谱线
方法检出限
在选定工作条件下对标准溶液系列的空白溶液连续测定11次，以3倍标准偏差计算方法中各待测元素检出限，以10倍标准偏差计算方法中各待测元素的测定下限。
 各元素的谱线和方法检出限 
元素 谱线/nm 方法检出限/% 测定下限/%
结论
参考标准GBT 20125-2006，利用Plasma 2000电感耦合等离子体发射光谱仪对中低合金钢中Al、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、P、Ti、V、Y、Si等12种元素进行测定，方法检出限在0.00003%~0.0004%之间，结果与标样认定值一致。该方法应用范围广泛，对屑状、丝状等火花光谱无法的样品也能分析。 Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定中低合金钢中的Al、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、P、Ti、V、Y、Si等12种元素。
仪器优点
1.  优异的光学系统
2.  固态射频发生器，体积更加小巧
3.  流程自动化，状态及自动保护
4.  科研级器，较高的紫外**化效率
5.  强大分析谱线
6.  信息直观丰富
7.  多窗口多方法
8.  编辑功能强大
9.  智能谱图标定
10.智能干扰矫正

钢研纳克ICP光谱仪测定人造金刚石中7种元素
要：人造金刚石的合成一般使用合金触媒以降低合成时所需的高温高压，但触媒的使用会 使杂质元素进入人造金刚石内部，严重影响金刚石的性能。采用750笆预灰化样品，加入硫酸 与盐酸加热冒烟处理样品，而后将样品于950笆高温灼烧灰化后，再使用盐酸溶解。选择Cr 267. 716 nm、Mn 257. 610 nm、Ni 221. 648 nm、Al 309.271 nm、Fe 259. 940 nm、Mg 279. 553 nm、Ti 334. 941 nm为分析线，使用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定金刚石 中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti等7种元素。各元素校准曲线的线性相关系数广为0. 999 4〜 0.999 9,线性关系良好；方法中各元素的测定下限为0.021〜0.27 Mg/g0按照实验方法测定 金刚石样品中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti,结果的相对标准偏差（RSD, 〃=6）为0.75%〜 1. 9%，回收率为93%〜107%。将按照实验方法前处理后的3个人造金刚石样品溶液分别采 用ICP-AES和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行测定，结果相吻合。
关键词：高温灼烧；电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）；金刚石；微量元素
金刚石是目前发现世界上硬的物质。近年 来，我国人造金刚石的产量和应用有了很大的发展， 金刚石聚合物的复合体也已经应用于航空、汽车、船 舶制造、、石油化工等众多行业中。研究表明， 添加了纳米金刚石的橡胶，抗断裂性能可提高 30%，耐破坏温度可提高15%口勺。现有的人造金 刚石合成技术，通常以Ni、Co、Mn、Fe等元素组成 的合金为触媒。触媒一般是以Fe、Ni、C。为主，或 者将其中之一作为基体，其余两种元素作为合金组 分,故而人造金刚石中易于残留Ni、Co、Mn、Fe等 元素组成的包裹体，而包裹体的分布及其在金刚石 中的含量对人造金刚石的各种性能有着重要的影 响「"句。因此金刚石中元素的快速分析变得较其重 要，并且需要分析其中多种痕量元素。
传统的人造金刚石中杂质元素含量的测定方法 主要依靠X射线荧光光谱法进行半定量分析^句， 但其并不能进行准确定量分析，只能提供参考。电 感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）具有基体干扰小、精密度好、动态线性范围宽等特点，可用 于多种元素测定本文探讨使用电感耦合等离 子体发射光谱法测定金刚石中Cr、Mn、Ni、Al、Fe、 Mg、Ti等7种痕量元素的方法。研究了样品高温 灼烧温度,选择了各元素的分析线，并与电感耦 合等离子体质谱法（ICP-MS）进行了对比，取得了满 意结果。
实验部分
1.1主要仪器及工作参数
单道扫描电感耦合等离子体原子发射光谱仪 （钢研纳克技术有限公司）；高纯氩气（纯度不小 于 99. 999%）,光栅为 3 600 条/mm。
ICP-AES工作条件：发射功率为1.15 kW；冷 却气流量为0 L/min；气流量为0. 8 L/min； 雾化气流量为0.4 L/min；观测高度距功率圈上方 12 mm；蠕动泵泵速为20 r/min。使用同轴玻璃气 动雾化器及旋转雾室，三层同轴石英炬管，中心管管为2. 0 mm。
马弗炉（天津市福元铭仪器设备有限公司）；铂 金坩埚（35 mL）。
1.2试剂
Cr、Mn、Ni、Al、Fe、Mg、Ti单元素标准储备溶 液（国家钢铁材料测试中心）：1 000 gg/mL;盐酸（p 约为1.18 g/mL），优级纯;硫酸。约为1. 84 g/mL），优 级纯。
实验用水均为二次去离子水。
1.3样品处理
准确称取2. 0 g（至0. 000 1 g）试样，置于 35 mL铂金坩埚中，750笆马弗炉中灼烧2h,等样 品部分灰化后取出，放置至室温。而后使用移液管 缓慢加入l.OmL硫酸，摇匀，再加入5.0mL盐酸。 为避免铂金坩埚与加热板直接接触而导致加热时产 生合金化从而损毁铂金坩埚，将铂金坩埚套入陶瓷 坩埚中，放置于控温电加热板上，缓慢升温并以200 笆加热至冒尽硫酸烟，而后取下冷却。之后将铂金 坩埚放置于马弗炉中，调节温度于950笆灼烧30 min。取出坩埚，自然冷却。加入5.0mL盐酸（1 + 1）,摇匀后放入陶瓷坩埚中，于加热板上150笆加热 溶解残渣，将溶液转入25 mL容量瓶中，定容，摇 匀，待测。随同试样做空白试验。
1.4标准溶液系列的配制
取7个100 mL容量瓶，分别加入各待测元素 的标准溶液，补加10 mL盐酸，定容，摇匀。此标准 溶液系列中各元素质量浓度相当于样品中各元素含 量见表1。
入等离子体中；同时金刚石中碳元素具有稳定的正 四面体结构，正常的酸碱无法溶解，因此选择高温灼 烧的方法，破坏金刚石内部结构并去除样品中的碳。 试验考察了灰化温度对金刚石样品灰化效果的影响 称取2.0 g样品放置于铂金坩埚中，放入马弗 炉中选择不同温度进行灰化，见表2。结果表明：样 品在750笆下只有少部分的游离态被灰化，大部分 样品并未灰化，为防止样品因升温过快而反应太剧 烈，因此将样品在750笆灰化2 h,作为预灰化的条 件，去除部分碳。而后将样品加热冒硫酸烟,部分破 坏氧化样品，为之后高温灼烧灰化做准备，使之高温 下更易破坏金刚石结构。终将样品置于950笆下 完全灰化。
2.2分析线
对于同一种元素,ICP-AES有多条谱线可供选 择，但是由于基体的影响和其他元素对待测元素可 能产生的干扰，需要对推荐的谱线进行干扰考察和 选择。而本法中由于样品经过灰化前处理，基体的 影响较小，因此实验中不需考虑基体对分析线的 影响。
在两个100 mL容量瓶中，加入Cr、Mn、Ni、Al、 Fe.Mg.Ti等多种标准溶液，分别配制成两个混合 标准溶液，使得两瓶溶液中各元素的质量浓度分别 为1.00和10.0 gg/mL0采用仪器扫谱图功能，在 波长为 Cr 267. 716 nm、Cr 283. 563 nm、Cr 205. 552 nm,Mn 257. 610 nm、Mn 293. 306nm、Mn 259. 373 nm,Ni 221. 648 nm, Ni 216. 556 nm, Ni 341.476 nm,Al 309.271 nm、Al 396.152 nm、Al 396.401 nm,Fe 259.940 nm、Fe 234.349 nm、Fe 238. 204 nm,Mg 279. 553 nm、Mg 280. 221 nm、Mg 285.213 nm,Ti 334. 941 nm、Ti 219. 992 nm、Ti 308. 802 nm 处扫描，以确定此谱线周围是否有其他元素的干扰 及强度情况。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待测元
素的分析线。此外，谱线选择时，应尽量将背景位置 定位于基线平坦且无小峰的位置，同时左右背景的 平均值尽可能与谱峰背景强度一致。以Mg 279. 553 nm处谱图为例，1. 00与10. 0 gg/mL之间 有明显梯度其周围无其他元素干扰，谱线左右平坦 无小峰，见图1。各元素的分析谱线见表3。
2.3校准曲线和检出限
按照仪器设定的工作条件对标准溶液系列进行 测定，以待测元素质量浓度为横坐标，发射强度为纵 坐标，绘制校准曲线，结果见表4。在仪器工作 条件下对标准溶液系列的空白溶液连续测定11次， 以3倍标准偏差计算方法中各待测元素检出限，以 10倍标准偏差计算方法中各待测元素的测定3.2 比对试验
按照方法对人造金刚石实际样品进行分析，由 于现阶段研究金刚石中杂质元素的文献较少，传统 的人造金刚石中杂质元素含量的测定主要是依靠X 射线荧光光谱法进行半定量分析但其并不能准 确定量，只能够提供参考，而其他方法鲜见报道。因 此为对比试验，将按照实验方法前处理后的人造金 刚石样品溶液采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行测定，其结果与ICP-AES测定值进行对 比，结果见表6。

钢研纳克ICP光谱仪测定液态高纯硫酸锰中的钙镁
摘 要：液态高纯硫酸锰溶液是制备硫酸锰粉末的半成品，需对其钙镁含量进行严格的把控。液态高纯硫酸锰中锰 含量高达160g/L，选择标准加入法消除测定过程中的基体效应。综合考虑各条谱线的谱图、背景轮廓和强度值， 终选择了干扰较少的Ca315.887nm和Mg285.213nm作为待测元素的分析线。钙和镁校准曲线的相关系数R2分别为 0.9999和0.9997,线性关系良好，方法中钙和镁的测定下限分别为0.0117|ig/mL和0.0063|ig/mL，结果相对标准偏 差(RSD，n=11)为0.70%和0.89%，回收率为98.2%和90.0%，测定结果准确可靠；并提出了适合生产企业批量快速 测定的变异系数法，与标准加入法的测定值基本一致，可一次测定多个样品，工作效率得到明显提高，已应用于实 际样品分析，结果满意。
近年来，锂离子电池作为新一代环保高性能电池已成为电池产业发展的重点方向。随着市场对锂电池需 求量的不断增长，硫酸锰作为生产锰酸锂电池的基本原料之一，其市场需求量也在快速增加［1］。锂电池正极 材料作为其关键材料，占原材料总成本的40%以上，并且其性能直接影响锂电池的各项性能指标［2］。随着锂 离子电池正极材料从单一的钻酸锂或锰酸锂发展到配位，杂质浓度控制严格的镍钻锰酸锂三元或二元材 料之后，对硫酸锰的纯度要求很高［3~7］，尤其是必须控制钾钠钙镁等有害杂质的含量，其中高纯硫酸锰中钙 镁杂质含量之和要求耳0.05%。［8~12］。对于锂电池来说，钙镁离子会堵塞离子选择性电极的小孔，阻止电解反 应的发生。因此制备高纯一水硫酸锰是生产电池正极材料的关键。高黏度液态硫酸锰中钙镁的测定是过程质 量控制的重要指标，根据现有资料并无成熟的方法可以准确测试，电池用硫酸锰行业标准［13］采用标准曲线 法不加入基体进行测试，结果偏差较大，现有文献中采用的萃取方法较为繁杂，测试效率低下［14, 15］。因此 急需开发一套适用于生产企业批量快速测定液态高纯硫酸锰中钙镁的方法。
本文提出使用电感耦合等离子体发射光谱仪，运用标准加入法测定液态高纯一水硫酸锰中的钙镁含量， 并提出了变异系数法应用于现场批量快速测定，将两种方法进行对比，取得了满意结果。
2结果与讨论 2.1分析谱线的选择
对同一元素，ICP-OES有多条谱线可供选择，但是由于 基体的影响和其他元素对待测元素可能产生的干扰，需对推2结果与讨论 2.1分析谱线的选择
对同一元素，ICP-OES有多条谱线可供选择，但是由于 基体的影响和其他元素对待测元素可能产生的干扰，需对推
荐的谱线进行干扰考察和选择。本方法中由于样品中锰含量
很高，需考虑基体对分析线的影响。
预先在仪器上选择Ca422.673 nm、Ca317.933 nm、Ca315.887 nm和Mg279.553 nm、Mg280.271 nm、Mg285.213 nm 6条分析谱线进行筛选，比较了各条谱线的 谱图、背景轮廓和强度值，并作出了相应的背景扣除，有效减少了背景的影响。Ca315.887 nm和Mg285.213 nm 作为待测元素的分析线时，在分析线的旁边没有干扰，终选择了 Ca315.887 nm和Mg285.213 nm作为待测 元素的分析线。
2.2校准方法的选择
仪器分析中常见的校准方法有3种，即工作曲线法、内标法和标准加入法，在无法制得与待测样品基 体一致的校准溶液时应选择标准加入法。由于待测硫酸锰样品纯度很高，很难找到纯度更高的硫酸锰试剂进 行基体匹配，所以选择标准加入法进行校准，以消除过程中样品本身的基体效应。
2.3校准曲线和检出限
在确定好的仪器工作参数下，将制备好的校准溶液喷入仪器，建立校准曲线；对试剂空白溶液进行11 次测定，并以测定结果的3倍标准偏差为方法检出限，检出限的3倍作为方法定量下限。各元素校准曲线的 线性回归方程、相关系数、检出限和定量下限见表2。
2.4样品分析与精密度、加标回收试验
按照实验方法及确定的条件，将液态一水硫酸锰的样品进行了测定，并进行了精密度和加标回收试 验，结果见表3。
2.5生产企业快速测定方法研究
标准加入法虽能够准确测定，但对于生产企业来说 每次只能测试一个样品，测试效率较低。若将水标测定 的数值进行校正，即通过变异系数法换算相关系数，解决标准曲线法测定结果的偏差，就可以快速、准确地分析高纯硫酸锰溶液中的钙镁。
变异系数公式：
式中泛―变异系数的平均值;
分析试液中加入钙/镁标液和样品中钙/镁的浓度之和，单位pg/mL；
X* 一分析试液中加入钙/镁标液的浓度，单位pg/mL。
水溶液标准曲线测试加标后样品的结果如表4。
由公式换算可分别得出钙和镁的变异系数：
Ca： [(10.18-6.69)/5+(13.94-6.69)/10+(17.68-6.69)
/15+(20.86-6.69)/20]/4=0.716
Mg： [(0.27-0.19)/0.1+(0.36-0.19)/0.2+(0.61-0.19)
/0.5+(1.03-0.19)/1]/4=0.857
将标准曲线法测试的结果除以变异系数进行校正：
Ca： 66.87/0.716=93.93^g/mL； Mg： 1.86/0.857=2.17^g/mL
3结论
本文使用电感耦合等离子体发射光谱法测定液态高纯硫 酸锰中的钙和镁，采用标准加入法去除基体效应，测定结果 相对标准偏差(RSD/%)小于1%，加标回收率在90.05%~
98.2%之间，测定结果准确可靠；并提出了适合生产企业批量快速测试的变异系数法，工作效率可得到明显提高，已应用于客户现场生产实际样品分析，结果满意。
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