单道扫描光谱仪用途 电感耦合等离子体光谱仪公司 上市公司更放心 钢研纳克

钢研纳克江苏检测技术研究院有限公司

钢研纳克Plasma 2000ICP光谱仪测定土壤中无机污染物--全国土壤污染状况详查实验室
2016年5月31日印发了《土壤污染防治行动计划》（简称《土十条》），对今后一个时期我国土壤污染防治工作做出了全面战略部署。根据该计划，土壤详查计划目前已经正式开启，相关工作相继大规模的开展。作为土壤详查计划的项要求，土壤中无机污染物的尤为重要。
依照HJ 781-2016标准，采用钢研纳克Plasma 2000型全谱电感耦合等离子体光谱仪，建立起对土壤中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 等元素的分析方法。
表1 Plasma 2000性能指标
指标名称　 性能指标
输出功率 800-1600W
波长范围 165-900nm
检出限 ppb量级
1 技术亮点
（1） 分析速度快，同时测定土壤中所有待测元素；
（2） 优良的光学系统，高精度的光室恒温系统，保证仪器优良的长短期精度；
（3） 人性化的软件设计，分析流程全自动化控制，操作方便，终身免费升级。
2 样品前处理
称取0.25g土壤标准物质，放置于微波消解罐中，加硝酸、盐酸、氢氟酸、双氧水后进行微波消解。冷却后取下，转移至聚四氟乙烯烧杯中，加入高氯酸冒烟至胶状尽干，冷却后加入一定量硝酸后，回溶样品，转移至容量瓶，加入内标，定容至25mL。
3 分析结果
表2分析谱线、检出限及R2
元素 分析谱线（nm） 检出限(μg/g) R2 GB15618-1995
一级 元素 分析谱线（nm） 检出限(μg/g) R2 GB15618-1995
一级
Be 313.107 0.009 0.9999 -- Ni 231.604 1.6 1.0000 40
Co 230.786 0.81 0.9999 -- Pb 220.353 5.15 1.0000 35
Cr 267.716 0.36 1.0000 90 Sb 206.833 8.25 0.9998 --
Cu 327.396 1.30 1.0000 35 V 292.464 0.83 0.9999 --
Mn 257.610 0.061 0.9999 -- Zn 202.548 0.53 0.9999 100
表3 土壤标准物质中元素测试结果(μg/g)
标样 GBW07404（GSS-4） GBW07405（GSS-5）
元素 认定值 测定值 SD（n=11） RSD（n=11） 认定值 测定值 SD（n=11） RSD（n=11）
Be 1.85±0.34 1.54 0.02 3.88 2.0±0.4 1.68 0.009 0.44
Co 22±2 20.29 1.02 3.75 12±2 10.08 0.37 2.40
Cr 370±16 367.81 14.67 3.59 118±7 112.59 0.44 0.37
Cu 40±3 43.53 2.40 4.82 144±6 141.39 1.03 0.67
Mn 1420±75 1419.00 40.41 2.81 1360±71 1334.46 13.81 1.06
Ni 64±5 64.81 2.23 3.31 40±4 39.68 0.58 1.80
Sb 　6.3±1.1 -- -- -- 35±5 34.43 6.27 17.17
Pb 58±5 61.08 5.07 6.47 552±29 536.34 3.80 0.63
V 247±14 248.06 10.32 3.74 166±9 156.75 0.62 0.37
Zn 210±13 208.15 8.08 3.42 494±25 477.12 2.15 0.42
4 结论
依照HJ 781-2016标准，采用钢研纳克Plasma 2000型全谱电感耦合等离子体光谱仪测定土壤标准样品中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb十种无机污染物元素含量。方法满足标准中对应元素的范围，检出限远低于GB 15618-1995 土壤环境质量标准中规定的要求。具有多元素同时分析、分析速度快等优点，结果与标准值相符。设备和方法满足环保部《全国土壤污染状况详查实验室筛选技术规定》的要求，可在全国土壤污染状况详查实验室应用推广。

微波消解-ICP-AES法测定碳化铬中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti
（钢研纳克技术有限公司， 北京 100094）
摘要： 采用微波消解法进行溶样, 以ICP-AES法测定碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量。选择了合适的分析线，Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的检出限为0.0003mg /L～0.01mg /L , 回收率为85%～115%。该方法适用于碳化铬中Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量的快速分析。
关键词：微波消解；ICP-AES; 碳化铬；Al；Ca；Co
碳化铬具有很多优异的性能，尤其是作为硬质合金的晶粒长大的抑制剂得到了广泛的应用。其作用机理为：合金烧结时，碳化铬**溶解在Co 相中阻止WC向Co相溶解，从而有效地阻止WC的溶解析出过程；在冷却阶段，碳化铬则固溶在Co相中，固溶强化了粘结相。此外，碳化铬亦可作为喷涂粉使用，例如，碳化铬- 25%NiCr 喷涂粉在高温下具有较好的抗氧化性、抗腐蚀性和耐磨性、因而在航空航天领域得到了广泛的研究。准确、快速分析碳化铬中各元素的含量具有重要的实际意义。
相对于传统的湿式消解法和马弗炉高温灰化法, 微波消解作为一种较新的样品处理技术具有一系列的优点：1)加热快、升温高、消解能力强, 大大缩短了溶样时间；2)消耗酸溶剂少, 空白值低；3)避免了挥发损失和样品玷污, 回收率高，提高了分析的准确度和精密度，已经广泛应用在ICP-AES法的样品前处理方法中[1-3]。相对于传统化学分析方法, ICP-AES具有检出限低、精密度好、动态范围宽、分析速度快、多元素同时测定等优点，在金属材料分析中已经广泛应用。碳化铬中铬、铁、硅等元素的化学分析方法已有相应的行业标准[4-6]，但是对于其中的痕量杂质元素使用ICP-AES法测定报道很少。
结合前处理微波消解法，本文采用钢研纳克生产的单道扫描ICP光谱仪成功测定了碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti等元素。
1 实验部分
1.1 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）：高纯氩（纯度≥99.999%）；光栅为3600条/mm；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。
EXCEL 全功能型微波化学工作平台(上海乞尧)。
1.2 试剂
硫酸ρ≈1.84 g/ml,优级纯，北京化工厂；硝酸，ρ≈1.42 g/ml,优级纯，北京化工厂；氢氟酸，ρ≈1.14g/ml,优级纯，北京化工厂；盐酸，ρ≈1.18g/ml，优级纯，北京化工厂；高纯铬（99.99%），北京中金研新材料科技有限公司；Al、Ca、Co、Fe、Mo、V、Ti的标准溶液质量浓度均为1000 µg/ml，Si的标准溶液质量浓度均为500 µg/ml国家钢铁材料测试中心；所用溶液用水均为二次去离子水。
1.3 样品处理
称取试样0.1 g (精确至0.0001g) 于聚四氟乙烯微波消解罐中, 加入2.5mLH2SO4、5.5mL HNO3、2mLHF, 按照设定的消解程序(如表1所示)进行微波消解, 为避免反应过于剧烈, 采用程序升温的方法进行消解。消解完毕后,转移定容至100mL, 待测。随同做试样空白试验。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
对于同一种元素， ICP-AES 法理论上可以有多条谱线进行，但在实际样品测试过程中由于基体和其他元素的干扰，并不是所有的谱线都可以选用。因此，进行光谱扫描后，应该根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选则灵敏度适宜、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，谱线选择结果见表2。
表2 各元素分析线
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
谱线/nm 396.152 393.366 238.892 238.204 202.030 251.612 309.311 337.280
2.2 方法的检出限
以空白溶液测定10次的标准偏差的3倍所对应的浓度作为检出限。Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti检出限见下表。由表可见, 各元素的检出限可以满足日常要求。
表3 各元素检出限
元素 Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
检出限/（mg /L） 0.01 0.0003 0.003 0.001 0.003 0.01 0.002 0.002
2.3加标回收试验
按照选定的ICP工作条件和微波消解程序, 在样品中分别加入Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti混标溶液进行加标回收试验, 回收试验结果列于表4。由表4可知, 待测元素Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的加标回收率在85 %~115 %之间, 表明本方法准确可靠。
表4 方法的加标回收
元素 本底值 加标量 测定均值 回收率
/(mg /L) /(mg /L) /(mg /L) /%
Al 0.042 0.040 0.088 115
Ca 0.283 0.100 0.385 102
Co 0.089 0.100 0.195 106
Fe 0.333 0.100 0.426 93
Mo 0.042 0.040 0.078 90
Si <0.01 0.040 0.034 85
V 0.058 0.040 0.100 105
Ti 0.008 0.010 0.017 90
2.4 实际样品的测定
对碳化铬实际样品按照本文方法进行分析，分析结果见表5。
表5 实际样品分析结果
样品 含量w/%
Al Ca Co Fe Mo Si V Ti
Cr3C2 0.004 0.028 0.009 0.033 0.004 <0.001 0.006 0.0008
3 结论
本方法利用微波消解前处理, ICP- AES法测定碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti含量, 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。此方法简便、准确, 适用于碳化铬中的Al、Ca、Co、Fe、Mo、Si、V、Ti的快速测定。
参考文献
[1] 成勇、彭慧仙、袁金红等，《微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钨基硬质合金中钴镍铁铌钽钒铬》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2013,33(3):50-54.
[2] 胡德新、王昊云、王兆瑞 等，《微波消解样品-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅精矿中铅、砷、镉、汞》[J] 理化检验（化学分册)（Physical Testing and Chemical Analysis（Part B:Chemical Analysis））,2012,48(7)：828 -830.
[3] 于成峰、李玉光、王晗 等，《微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定氧化铁粉中14种元素》[J] 冶金分析(Metallurgical Analysis),2009,29(1):35-39.
[4]YS/T 422.1-2000《碳化铬化学分析方法 铬量的测定》(S).
[5]YS/T 422.3-2000《碳化铬化学分析方法 铁量的测定》(S).
[6]YS/T 422.4-2000《碳化铬化学分析方法 硅量的测定》(S).

Plasma 1000 单道扫描ICP光谱仪可用于地质、冶金、稀土及磁材料、环境、医药卫生、生物、海洋、石油、化工新型材料、核工业、农业、食品商检、水质等各领域及学科的样品分析。可以快速、准确地从微量到常量约70种元素。
Plasma 1000 单道扫描ICP光谱仪
1. 光路形式：Czerny-Turner型 单道扫描ICP光谱仪
2. 光室恒温：(30±0.2)℃
3. 光栅类型：离子刻蚀全息平面光栅
4. 分辨率：不大于0.007nm
5. 刻线密度：3600g/mm
6. 高频发生器震荡频率：40.68MHz 功率稳定度：0.1%（长期25℃典型值）
7. 震荡类型：自激式
8. 进样方式：蠕动泵进样 配有多种雾室（旋流雾室、双筒雾室和耐氢氟酸雾室）
9. 雾化器：同心雾化器
10. 重复性：RSD ≤1.0%
11. 稳定性：RSD ≤2.0%（2小时）
12. 冷却气：10-20L/min
13. 辅助气：0-1.5 L/min
14. 载气：0.4-1L/min
15. 尺寸：1550mm×759mm×1340mm（长×宽×高）
16. 重量：240公斤
Plasma 1000 单道扫描ICP光谱仪仪器特点：
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，先进的控制系统，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），优于国家A级标准（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范围内独立可调，可根据不同元素的不同谱线单独设置条件，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. 使用钹铜弹片和特殊处理的屏蔽玻璃，在吸收紫外线同时使仪器辐射小于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，终身免费升级。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，可获得合适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.
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