icp**光谱仪 价格 电感耦合等离子体光谱仪公司

钢研纳克高分辨率时序扫描型ICP光谱仪测定镧铈合金中15种稀土元素
摘 要 利用钢研纳克检测技术有限公司研制的光栅刻线为3600条/mm的高分辨率时序扫描型ICP-AES**光谱仪研究了镧铈基体对其中13种稀土元素分析线的光谱干扰情况。给出了镧铈合金中35%镧和65%铈作为基体时, 其中13 种稀土元素的分析谱线，并估算了各元素分析谱线的检出限，解决了以镧铈为基体材料的元素含量准确检测的难题。
关键词 ICP-AES，稀土；镧铈合金；光谱干扰
稀土镧铈合金主要用做贮氢合金材料和钢材添加剂，其主要功能为：1) 用LC/LPC金属作为添加剂提升金属材料综合性能方面的应用；2) 以LC/LPC金属作为合金主要成分研发高性能合金材料产品；3) LaCe/LaPrCe 作为合金化合物在镍氢电极负极材料方面的应用。ICP-AES法测定镧铈合金中的稀土元素时，由于ICP 相当强的激发能力, 使得可观测的稀土元素原子**光谱比电弧或火花光源较加丰富，因此全面了解各元素之间的光谱干扰信息是ICP-AES法准确测定稀土元素的重要基础。
近年来，国内一些研究小组利用光栅刻线数为3600条/mm的高分辨率ICP-AES**光谱仪, 系统地研究了十五种稀土元素作为基体时对其他稀土元素分析线的干扰轮廓[ 1-6]。镧铈合金由于受镧和铈双重基体的影响，光谱干扰较加复杂。本文采用钢研纳克检测技术有限公司的Plasma-1000型高分辨率时序扫描式ICP-AES光谱仪并在文献[1]-[6]的基础上，选择受镧或铈干扰小或干扰较小的谱线作为考察对象，考察了镧铈合金中各稀土元素受镧铈基体干扰的情况，给出了35%镧和65%的铈作为基体时, 其他13种稀土元素的分析线，并估算了此条件下各元素的检出限。
1　实验部分
1.1 仪器及参数
Plasma 1000 型顺序扫描**光谱仪(纳克) , Czermy-Turner光学系统, 焦矩: 1000mm，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；稀土标准溶液：1 mg/mL，盐酸或硝酸介质；实验用水为蒸馏水。
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，此溶液用于测量除镧铈以外其他稀土元素；
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，此溶液用于测量镧和铈元素。
1.3.3 标准曲线
除镧铈以外其它元素标准曲线：在五个100 mL容量瓶中，分别加入35 mg **的镧基体和65 mg **的铈基体，加盐酸10 mL，并分别加入10、50、100、500μg的Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tu、Yb、Lu、Y等稀土元素的混合标液，用水定容到刻度；
镧和铈标准曲线：在五个100 mL容量瓶中，分别加入10 mL盐酸，然后再分别加入0、12、13、14、15 mL的铈标准溶液（1 mg/mL）和0、7、6、5、4 mL的镧标准溶液（1 mg/mL），用水定容至刻度。
2 结果与讨论
2.1 分析谱线的选择
根据文献[1]-[6]中提供的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, 选择出适合镧铈基体中的稀土元素分析的分析线作为本实验的待考察谱线，见表1。实验结果表明，Tm、Nd、Tb在考察的范围内，没有找到特别合适的谱线，因此选择受两种基体干扰相对较小的谱线。
表1 Plasma 1000 谱线
元素 谱线/nm 元素 谱线/nm
La 333.749 Er 323.058; 337.271; 349.910; 369.265
Ce 413.380; 418.660 Tm 313.126; 342.508
Pr 414.311; 417.939; 422. 535 Yb 289.138; 328.937
Nd 401.225; 406.109; 430.358 Lu 261.542
Sm 359.260; 442.434 Y 324.228; 371.030; 377.433
Eu 381.967; 412.970 Dy 353.170
Gd 335.047; 336.223 Ho 345.600
Tb 350.917; 367.635
表2 镧铈合金中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 349.910 369.265
Ce 413.380 418.660 Tm 313.126
Pr 422.535 Yb 328.937
Nd 406.109 430.358 Lu 261.542
Sm 359.260 Y 324.228; 377.433
Eu 381.967 Dy 353.170
Gd 335.047 Ho 345.600
Tb 350.917; 367.635
2.2 检出限
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[ 7]估算了检出限。估算检出限公式如下:
，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。
表 3 镧铈合金中各稀土元素谱线检出限
元素 分析线/nm Plasma100检出限
/(?g/mL)
La 333.749;
379.478 0.0050
0.0035
Ce 413.380
418.660 0.015
0.019
Pr 422. 535 0.015
Nd 406.109
430.358 0.01
0.01
Sm 359.260 0.0075
Eu 381.967 0.001
Gd 310.050
335.047 0.0058
0.005
Tb 350.917
367.635 0.006
0.02
Er 337.271
369.265 0.003
0.0038
Tm 313.126 0.0025
Yb 328.937 0.0006
Lu 261.542 0.0013
Y 324.228
377.433 0.0028
0.0025
Dy 353.170 0.0024
Ho 345.600 0.005
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着降低, 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）研究了镧铈基体对其他13个稀土元素分析线的光谱干扰情况。给出了35%镧和65%的铈作为基体时, 13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法准确测定镧铈合金中13种稀土元素奠定了基础。
参考文献:
1 李冰,尹明. 高分辨型电感耦合等离子体**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，2（6）：63-81.
2 谷胜，杨赸原，李冰. 稀土元素原子**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（Spectroscopy and Spectral Analysis），1997, 17（2）：8 8 -94.
3 应海，杨原，张志刚. 稀土元素原子**光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP-AES研究：Ⅲ镝基体对其他稀土元素的光谱干扰[J]. 光谱学与光谱分析（Spectroscopy and Spectral Analysis），1998, 18（5）：559-564.
4 孙振华，孙大海，谷胜. 稀土元素原子**光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP-AES研究：VI 铕、钆基体对其他稀土元素的光谱干扰[J]. 光谱学与光谱分析（Spectroscopy and Spectral Analysis），2000, 20（1）：49-54.
5 孙振华,谷胜，孙大海. 稀土元素原子**光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP-AES研究:V 镥、铥、钇、镱基体对其他稀土元素的光谱干扰[J]. 光谱学与光谱分析（Spectroscopy and Spectral Analysis），2000, 20（2）：222-228.
6 孙振华，李冰, 孙大海. 稀土元素原子**光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP-AES 研究:VI 镧、铽、钬、铒基体对其他稀土元素的光谱干扰. 光谱学与光谱分析（Spectroscopy and Spectral Analysis），2001, 21（1）：57-61.
7 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.

【检测技术】光谱分析常用两种方法解读
一、电感耦合等离子体原子**光谱法（ICP-AES）
原子**光谱分析是根据试样物质中气态原子(或离子)被激发以后，其外层电子辐射跃迁所**的特征辐射能(不同的光谱)，用来研究物质化学组成的一种方法。比如钢研纳Plasma系列ICP-OES
1、检测原理
利用氩气等离子体产生的高温使样品被激发，放射出特征谱线，根据接收到的谱线的强度的不同，从而得到不同的元素含量。
2、检测方法
ICP可用于检测润滑油、润滑脂、燃料油和部分水剂中的光谱元素。通常采用的检测标准有：
检测对象-润滑油
ASTM D5185 用感应耦合等离子体原子**光谱法(ICP-AES)测定使用过的润滑油中的添加元素，磨损金属和污染物以及中选定元素的标准试验方法；
GB/T 17476 使用过的润滑油中添加剂元素、磨损金属和污染物以及基础油中某些元素测定法（ICP-AES）；
检测对象-润滑脂
ASTM D7303 用电感耦合原子**等离子体原子**光谱法测定润滑脂中金属的标准试验方法。
检测对象-燃料油
IP 501 通过灰化，熔融，感应耦合等离子体原子**光法测定残渣燃料油中铝、硅、钒、镍、铁、钠、钙、锌、磷的试验方法；
ASTM D5184通过灰化,熔融,感应耦合等离子体原子放射分光光度法和原子吸收分光光谱法测定燃料油中铝和硅的标准试验方法。
检测对象-发动机冷却液
ASTM D6130发动机冷却液中硅与其他元素含量的测定电感耦合等离子体原子**光谱法；
NB/SH/T 0828发动机冷却液中硅与其他元素含量的测定电感耦合等离子体原子**光谱法；
二、旋转盘电极原子**光谱法（RDE-AES）
1、检测原理
被分析的油样通过盘电极之间的间隙，被高压产生的高温电弧激发产生光束，经过入射狭缝到达光栅后，按不同波长经由出口狭缝输出到检测器，将光谱放大并转换为电信号，将得到的结果与标准曲线数据对比，即可分析出油样中各元素的浓度。
2、检测方法
ASTM D6595用旋转盘电极原子**光谱法测定已用润滑油或已用液压液中污染元素和磨损元素的标准试验方法(RED-AES)；
3、方法解读
检测范围：小于10μm尺寸的磨损金属颗粒物和污染物颗粒；
测试优点：*气源，操作简单，维护方便，样品*前处理，分析快速，通常30s即可给出油样中20余种元素的含量，可快速提供在用润滑油和在用液压液中异常磨损、添加剂损耗及污染物信息。
三、检测意义
通过光谱分析可以得到润滑油中各种微量元素的成分及含量，获取下列信息：
(1)对润滑添加剂及污染元素含量进行监测，可以判断油品劣化程度，为加换油提供依据；
(2)对磨损元素进行监测，结合设备运动摩擦副零部件的材料构成，可以判断磨粒产生的可能部位；
(3)根据磨损元素的变化率可以判断摩擦副的磨损趋势和磨损程度。

如何选择合适的ICP-OES
用户可以根据分析对象选择适合自己的观测方式的ICP类型:
高分辨单扫描：plasma1000(适合需要高分辨的钨钼钽铌、稀土等基体复杂分析)
全谱径向直读：plasma2000(适合地质、冶金等基体复杂物质分析）
全谱双向观测：plasma3000(适合地质、冶金分析及环保、水质等低含量分析）
根据进样类型配置不同附件：
MEINHARD同心雾化器、氢化物发生器、**进样系统、耐高盐、耐氢氟酸系统
选择ICP-OES分析前提:
1、样品的含量应该符合其检测灵敏度要求（含量一般为μg/mL、μg/L级别）；
2、样品前处理彻底和稳定；
3、干扰性小，并能利用方法排除；
4、方法各种参数的选择和优化；
5、进行正确性和精密性等试验.

Plasma 2000测定稀土镧铈合金中La、Ce、Fe元素
稀土储氢合金具有高容量，可大功率充放电，循环寿命长，无污染等特点，是镍氢电池负极的主要材料。其原料之一的镧铈合金在实际工艺过程中却无法完全控制其产出LaCe比例，需对产品进行检测分类，用以确定稀土镧铈合金中的镧铈配分，同时其杂质Fe含量会对产品性能产生较大影响。因此测定稀土镧铈合金中镧铈含量具有重要意义。
使用仪器：钢研纳克江苏检测技术研究院有限公司Plasma 2000 电感耦合等离子体**光谱仪
Plasma 2000 电感耦合等离子体**光谱仪
仪器特点：
观测方式：径向观测
分光系统：中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，全谱瞬态直读
检测器：大面积背照式CCD芯片，高紫外检出效率，宽动态范围
光源：高效固态射频发生器，小体积高效率
Plasma 2000工作条件
载气流量（L/min） 辅助气流量（L/min） 冷却气流量（L/min）
0.6 0.5 13.5
RF功率（W） 曝光时间（s） 蠕动泵转速（rpm）
1250 8 20
实验方法
称取0.1g稀土镧铈合金，加入5ml盐酸，200℃下加热溶解样品，溶解完全后待样品冷却后取出，定容至100ml容量瓶待测。
分析谱线的选择
表2 Plasma 2000谱线选择
元素 La Ce Fe
谱线（nm） 333.749 446.021 259.940
标准曲线绘制
Fe标准溶液（国家钢铁材料测试中心，1000μg/mL）
氧化镧，La2O3/REO>99.999%;
氧化铈，CeO2/REO>**。
配制曲线浓度如表3 ，线性相关系数大于0.9995。其线形见下图
表3 标准曲线浓度（%）
元素名称 标准1 标准2 标准2 标准3 标准4
La 14.58 21.87 29.16 36.45 43.73
Ce 40.22 48.26 56.30 64.34 72.39
Fe 0.01 0.05 0.1 0.5
La 校准曲线
Ce 校准曲线
Fe 校准曲线
方法精密度
本次实验共3个样品，标号分别为1#、2#、3#。采用循环测样方式，即顺序测试1#、2#、3#，循环11次测定，实验兼顾长期稳定性与短期稳定性。其中La、Ce含量为配分含量，Fe含量为原始百分含量。
表4 1#样品实际样品分析结果（%）
元素 11次测定值 平均值 RSD
La 41.96/41.83/41.84/41.85/41.74/41.97/41.65/41.67/41.78/41.58/41.53 41.76 0.33
Ce 58.02/58.15/58.14/58.13/58.24/58.01/58.33/58.31/58.20/58.40/58.45 58.22 0.24
Fe 0.1856/0.1876/0.1856/0.1867/0.1855/0.1866/0.1869/0.1849/0.1862/ 0.1888/0.1865 0.1864 0.56
2#样品实际样品分析结果（%）
元素 11次测定值 平均值 RSD
La 34.00/33.98/34.13/33.98/34.01/33.98/33.89/33.64/33.78/33.67/33.64 33.88 0.48
Ce 65.98/66.00/65.85/66.00/65.97/66.00/66.09/66.34/66.20/66.31/66.34 66.10 0.25
Fe 0.1290/0.1292/0.1292/0.1269/0.1287/0.1285/0.1296/0.1266/0.1282/ 0.1261/0.1266 0.1281 0.94
3#样品实际样品分析结果（%）
元素 11次测定值 平均值 RSD
La 32.40/32.32/32.35/32.34/32.37/32.18/32.20/32.34/32.23/31.98/31.97 32.24 0.44
Ce 67.58/67.66/67.63/67.64/67.61/67.80/67.78/67.64/67.75/68.00/68.01 67.74 0.21
Fe 0.1607/0.1612/0.1615/0.1580/0.1612/0.1604/0.1609/0.1606/0.1605/ 0.1573/0.1590 0.1601 0.83
结论
本方法采用Plasma 2000测定稀土镧铈合金中La、Ce、Fe含量，采用一次溶样方法可同时测定高含量La、Ce金属配分含量及低含量杂质元素Fe的含量，其镧铈配分含量11次测定稳定性RSD为0.21%-0.48%，Fe含量11次测定稳定性RSD为0.56-0.94%之间。其稳定性好，适用于稀土镧铈合金中La、Ce、Fe含量的测定。

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