文章來源--廈門碧帆儀器設(shè)備有限公司。美國(guó)PE，島津，戴安，賽默飛全線耗材*，常用耗材常備庫(kù)存。

ELAN DRC-e 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定硅鋼中的痕量元素

硅鋼板應(yīng)用非常的廣泛，電工用硅鋼薄板具有優(yōu)良的電磁性能，是電力、電訊和儀表工業(yè)

中*的重要磁性材料^[1]，具有廣闊的應(yīng)用前景。在實(shí)際生產(chǎn)過程質(zhì)量控制中，目前常用火花直讀和 ICP-AES 來進(jìn)行定量分析，由于硅鋼中硅元素含量高，基體相對(duì)比較復(fù)雜，多元素含量快速分析存在一定的困難，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于鋼中痕量元素的測(cè)定方法檢測(cè)下限不能滿足硅鋼的測(cè)定要求。電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是 20 世紀(jì) 90 年代以來發(fā)展快的無機(jī)痕量分析技術(shù)之一，可實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)分析，且檢出限低^[2]，應(yīng)用十分廣泛。本文利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，采用內(nèi)標(biāo)校正和標(biāo)準(zhǔn)加¹入法克服基體效應(yīng)，通過采用合適的待測(cè)元素測(cè)量同位素克服多原子離子的干擾，建立了同時(shí)測(cè)定硅鋼中的 B、Ti、Ni、As、Cu、Nb、Cd、Sn、Sb、Pb 痕量雜質(zhì)元素的方法，結(jié)果表明該方法操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

PerkinElmer SCIEX 公司 ELAN DRC-e 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；Speedwave MSW3+微波消解儀(德國(guó) BERGHOF 公司)；Arium 611DI 超純水器（德國(guó) Sartorius 公司）；BSB-939-IR 酸純化器(德國(guó) BERGHOF 公司)。

1.1.2 試劑

高純硝酸（北京化工廠）；元素儲(chǔ)備液：B、Ti、Ni、As、Cu、Nb、Cd、Pb 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000μg/mL），Sn、Sb 單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（500μg/mL）（北京納克分析儀器有限公司）；混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：用 1％HNO3 作為介質(zhì)利用逐級(jí)稀釋的辦法配制成這些元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.00μg/mL），貯存于聚乙烯塑料瓶中；內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液：Sc、In、Bi（1000μg/mL）（光譜純

氧化物配制）：混合內(nèi)標(biāo)溶液：將 Sc、In、Bi 內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液利用 1％HNO3 稀釋至 1.0μg/mL；調(diào)諧溶液：10μg/L Mg、In、Ba、Ce、U(1% HNO3，PerkinElmer 公司提供)。

1.2 儀器工作參數(shù)

ICP-MS 儀器的工作參數(shù)直接影響測(cè)定靈敏度和精密度,在進(jìn)行測(cè)定之前, 利用儀器 Tuning

• Optimize 功能，采用 10μg/L 的 Mg、In、Ba、Ce、U 混合溶液,對(duì)儀器載氣流量、冷卻氣流量、輔助氣流量、透鏡電壓、ICP RF 功率等工作參數(shù)進(jìn)行蕞佳化調(diào)整。通過試驗(yàn)優(yōu)化得到儀

器工作參數(shù)。

1.3 試樣處理

準(zhǔn)確平行稱取 0.1000g 硅鋼試樣 5 份于酸煮洗凈的微波消解罐中，然后加入 10mL 硝酸

(1+1)，2mL 輕氟酸，蓋上罐蓋，放置 30 分鐘后，裝入微波消解儀中進(jìn)行消解，消解完畢后拿

下冷卻，轉(zhuǎn)移至 100mL 塑料容量瓶中，分別加入 0、0.5mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL 混合標(biāo)準(zhǔn)溶

液和 1.0mL 混合內(nèi)標(biāo)溶液，定容至刻度，按儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作參數(shù)的優(yōu)化

2.1.1 霧化氣流量的優(yōu)化

霧化氣流量是一個(gè)關(guān)鍵的操作參數(shù)，過大的流量導(dǎo)致等離子體冷卻，降低離子化效率，增加分子離子的形成，過小的流量降低元素的引進(jìn)速率，減小元素離子信號(hào)靈敏度，增加雙電荷離子的生成。利用 10μg/L 的 Mg、In、Ce、Pb 和 U（介質(zhì)為 0.5%HNO3）進(jìn)行霧化氣流量的優(yōu)化，通過考察 In （ 114.904 ）的大強(qiáng)度來選擇蕞佳值，過程如圖 1 所示，蕞優(yōu)值為0.95L/min。

2.1.2 自動(dòng)透鏡校準(zhǔn)

使用 ELAN 的自動(dòng)透鏡功能可以允許透鏡掃描與四極質(zhì)量掃描同步進(jìn)行，動(dòng)態(tài)調(diào)整透鏡來達(dá)到蕞優(yōu)的設(shè)置，使得分析靈敏度和精度都大大提高，同時(shí)減小了基體效應(yīng)。 利用 10μg/L

• Be、Co、In（介質(zhì)為 0.5%HNO3）來進(jìn)行自動(dòng)透鏡的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果如圖 2 所示：

2.1.3 離子透鏡電壓的優(yōu)化

離子透鏡的作用是將通過接口錐的離子引入高真空的質(zhì)量分析器，另外阻止顆粒、中性物質(zhì)和光子進(jìn)入質(zhì)量分析器和檢測(cè)器。利用 10μg/L 的 Mg、In、Ce 和 U（介質(zhì)為 0.5%HNO3）進(jìn)行離子透鏡電壓的優(yōu)化，通過考察 In 114.904 的大強(qiáng)度來選擇蕞佳值，優(yōu)化程序結(jié)束后，儀器自動(dòng)給出蕞佳值 7.5V。優(yōu)化過程曲線如圖 3 所示:

另外射頻發(fā)生器是將交流功率轉(zhuǎn)換成射頻功率的部件，優(yōu)化射頻發(fā)生器的功率可以達(dá)到有效

地與等離子體耦合，輔助氣流量、冷卻氣流量等參數(shù)也不同程度地影響著儀器性能，對(duì)這些工

作參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果見表 1 所示。

2.2 同位素的選擇

ICP-MS 技術(shù)中潛在的譜干擾較多也較復(fù)雜，對(duì)于不同的分析對(duì)象仔細(xì)地判別譜干擾以選

擇合適的測(cè)定同位素，才能保證分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在質(zhì)譜測(cè)定中，同位素選擇的一般原則是

“豐度大、干擾小”，根據(jù)此原則，在該分析中同位素選擇結(jié)果見表 2：

2.3 基體濃度的影響及其消除

基體的干擾存在譜干擾和非譜干擾，非譜干擾指高濃度的基體元素對(duì)分析信號(hào)的抑制或增強(qiáng)效應(yīng)，分離基體是克服基體效應(yīng)的有效方法之一，但存在前處理復(fù)雜、流程長(zhǎng)、易污染等缺點(diǎn)。另外克服基體效應(yīng)的辦法有基體匹配法、標(biāo)準(zhǔn)加入法和內(nèi)標(biāo)法。本試驗(yàn)采用內(nèi)標(biāo)法較好地克服了基體效應(yīng)。內(nèi)標(biāo)元素的有效性要求其行為能準(zhǔn)確地反映被測(cè)元素行為，很少有一個(gè)元素能反映所有元素的行為^[3]。內(nèi)標(biāo)元素的選擇遵循以下要求：①樣品中不含有這些內(nèi)標(biāo)元素；②內(nèi)標(biāo)元素不受樣品基體干擾或內(nèi)標(biāo)元素與待分析元素之間相互無譜線干擾；③與待測(cè)元素的質(zhì)量數(shù)盡可能相近；④內(nèi)標(biāo)與待分析元素有相近的電離能。鑒于以上要求，文中考察了 Sc、In、 Bi 對(duì)基體抑制效應(yīng)的補(bǔ)償作用，各待測(cè)雜質(zhì)的質(zhì)量濃度均為 10.0μg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，¹¹B、⁴⁸Ti、⁶⁰Ni、⁷⁵As 以 Sc 為內(nèi)標(biāo)，⁹³Nb、¹¹¹Cd、¹¹⁸Sn、¹²¹Sb 以 In 為內(nèi)標(biāo)， ²⁰⁸Pb 以 Bi 為內(nèi)標(biāo)元素對(duì)待測(cè)雜質(zhì)元素的基體效應(yīng)起到了明顯的校正作用。

表 3 內(nèi)標(biāo)元素對(duì)基體的校正

Table 3 The correction effects of internal standard

注：IS=Internal Standard

2.4 方法的檢出限

在優(yōu)化的試驗(yàn)條件下，用基體空白溶液(5％HNO3 )連續(xù)測(cè)量 11 次，其測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 倍所對(duì)應(yīng)的濃度值即為方法的檢出限^[4]，見表 4：

• 4 方法的檢出限/(μg/L)

Table 4 The detection limits of method

2.5 回收率試驗(yàn)：

在一個(gè)硅鋼樣品中分別加入待測(cè)元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表 5：

表 5 回收率試驗(yàn)

Table 5 The test of recovery

3 結(jié)論

利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定硅鋼中的B、Ti、Ni、As、Cu、Nb、Cd、Sn、Sb、Pb痕量元素，針對(duì)基體的譜干擾和非譜干擾，采用內(nèi)標(biāo)校正法和標(biāo)準(zhǔn)加入法克服了基體效應(yīng)，通過回收率實(shí)驗(yàn)、精密度實(shí)驗(yàn)，證明該方法準(zhǔn)確、快速，測(cè)定硅鋼中這些痕量元素，結(jié)果滿足要求。

文章來源--廈門碧帆儀器設(shè)備有限公司。

美國(guó)PE，島津，戴安，賽默飛全線耗材*，常用耗材常備庫(kù)存。

石墨管，元素?zé)?，無極放電燈，泵管，樣品杯，基體改性劑，色譜柱，進(jìn)樣針，采樣錐，截取錐，O型圈，霧室，過濾器等