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中华人民共和 国国家标准 化 学 试剂电感祸合高频等离子体原子发射光谱法通则GB 1 072 5-89 C h e mi c a l r e a g e n tG e n e r a l r u l e s f o r i n d u c t i v e l y c o u p l e dp l a s m a a t o mi c e mi s s i o n s p e c t r o me t r y1 主题内容与适用范围 本标准规定了用电感藕合高 频等 离子体原子发射光谱法测定普通化学试剂和高 纯化学试剂中金属以 及非金属杂质的方法。本 标准 适用于采用低功率电感祸合高 频等 离子体原子发射光谱仪和溶液进样方法，进行化学试剂产 品中 经分 离基 体后的多种杂质的同时或顺序测定。光谱分析的工作曲线的线性范围可达5 一6 个数量级，大多数元素的检出限为1 0-e 一 1 0-9 g/m L。本标准不包括直接进样分 析法，也不适用于固体进样。2 引 用标准 G B 6 0 2 化学试剂杂 质测定用标准溶液的制备 G B 6 0 3 化学试剂 试验方法中 所用制剂及制 品的制备 G B 4 4 7 0 火焰发射、原子吸收和原子荧光光谱分析法 术语 G B 6 6 8 2 实验室用水规 格 G B 9 2 5 9 发射光谱分析名词术语3 术语、符号3.1 本标准中的术 语、符 号均采用G B 4 4 7。和G B 9 2 5 9 中 的有关 规 定。3.2 上 述两标准中 未收 录的名词术语，本标准给出定义和说明如下:3.2.1 高 频发生 器 h i g h f r e q u e n c y g e n e r a t o r 给祸合线圈和等 离子体提供高 频能量的高 频功率源。3.2.2 等离子炬管 p l a s m t o r c h 等 离子 炬管 是一 种 维 持l C P 稳 定放电 的，由 三层同 心石 英管 组 成 的 装 置。炬 管外 管 进冷却 气，中间管进辅助气，内管进载 气(见 图 1),汀1)I CP申AN 合4&子依中华人民共 和国化学工业部1 9 8 9-0 3-0 1 批准1 9 8 9 一 1 2 一 0 1 实施GB 1 9 T 2 5-89图 1 炬管示1 一冷却气(Ar);2 一辅助气意图(A r)3 一载气(人r)8.2.5 人射功率 i n c i d e a t p o w e r由高 频发生器输送给祸合线圈和等 离子 体的净功 率。8.2 二 观 测高 度 o b s e r v a t i o n h e i g h t选取等 离子炬曝光部 位的高 度。8.2.5 冷却气 c o o l a n t g a s炬管 最外层的气流。其作用为冷却炬管和维持等离子 体。9.2.8 辅助 气 a u x i t i a r yg a s 炬管中 间管的气流，其作用为点燃等离子体，等 离子炬形成后可以停止通气。3.2.7 载气c a r r i e r g a s 炬管内管的气流。其作用为雾化液体成气溶胶，并载带气溶胶进人等 离子体。8.2.8 冲洗时 间 w a s h i n g t i m e 曝光前用试 样溶液冲洗进样系统的时间。4 原理 I C P 光谱 仪 是一 种以电 感 权合高 频等 离子 体为光源 的原子发 射光谱 装 置。由高 频发生 器、等 离子炬管、进样系统、分 光系 统、测 光系统和数据处理系统组成。等 离子炬管 置于稠合 线圈中 心，内 通冷却 气、辅 助气和载 气，高 频发 生 器向祸合线圈提 供高 频能量，在炬管中 产生高 频电 磁 场。用 微电火 花引 燃，让部 分i ff 气电 离，产生电 子和离 子。电子 在高 频电磁场中获 得高能 量，通过碰 撞把能量转 移给氢原 子，使之进一 步电 离，产生 更多的电 子 和离子。当 该过程象雪崩一样进行时，导电 气体受高 频电 磁场作用，形成一个与祸合线圈同心的涡流区。强大的电流产生的高 热把气体加热，从而形成火炬形状的可以自持的等离子体。等 离子 体焰 炬 分 为 三 个 区 域:感应 区、标 准 分 析 区和 尾 焰 区。感 应区 在祸合 线圈中 心，温度达1 0 0 0 0 K,标准分 析区 位于 感应 区上 方，这是光谱分析 的取光 区(或称测 光区)，温度达7 O O O K 左右，尾焰区在标准分析区上方。由于高 频电流的趋肤效应，等离子体呈环状。试样气溶胶通过的是温度较低的中 心通道，因此不易扩散到I C P 火焰周围而形成产生自 吸的冷蒸气层。试 样由 载气带人雾 化系 统进行 雾化，以 气溶胶 形式进人 轴向通道，在高 温和惰 性氨气 气氛中，气溶胶 微粒被 充分蒸发、原子化、激发和电 离。被 激发的原子 和 离子发 射出 很强 的原子谱线 和离子A 线。GB 1 0 7 2 5-8 9分光检测系统和数据处理系统将各元素发射的特征谱线 及其强 度经过分 光、光电转换、检测和数据处理，最后由打印机输出各元素的含量。在I CY 光谱仪中，元素的光谱定量分析的依据与火焰发射光谱法相同。5 试剂5.1 氢气(G B 4 8 4 2),5.2 水:符合G B 6 6 8 2 中二级水 的规 格。5.3 盐酸(G B 6 2 2):用盐酸经亚沸蒸馏制 得。蒸馏装 置见 附录A(补充 件)。5.4 硝酸(G B 6 2 6):用硝酸经亚沸 蒸馏制 得。蒸馏装 置见 附录A(补充 件)。5.5 杂质标准溶液:5.5.1 单元素杂质标准溶液按G B 6 0 2 配制。5.5.2 多元素杂质标准溶液可分组配制，分组原则和方法可参 考附录B(补充件)。6 仪器6.1 仪 器的主要部件和性能 多通道I CP 光谱仪的构成如图 2 所示。f 一 一 一 一 一 丁 一 一 一，!卜卜1!1-赚=二匕 二 _ _ _ J声u 图 2 I C P 光谱仪构成示意 图 1 一高频发生器，z 二试样;3 一纽气瓶;4 一雾化器.5-烦管;6 一祸合 线圈，7 一聚焦镜，8 一等 离子体，9 一人口狭缝;1 0 一光栅;1 1 一出口狭缝;1 2 一光电倍增 管;1 3 一计 算机，1 4 一终端机 顺序型I CP 光谱仪只 是由计算机控制的程 序扫描单色仪及数据处理系统进行不同波长的谱线或 背景强度的测量。其他部分的构成与多通道I C P 光谱仪基本相同，故图略。GB 1 0 7 2 5 一二6.1.1 高 频发生器 振荡方式:晶控他激式;振荡 频 率:2 7.1 2 M H z;额定功率:2.0 一 M k W,6.1.2 进样、气路系经 林 炬管室二1.2.1 进样、气路系统 溶液提升采用自由吸喷(毛细管)或者外控制提升(蠕动泵)。炬管用的冷却气、辅助 气和载气由氢气钢瓶提供。雾了 t ffi:气动雾刁 长 摇 o 雾化 室:圆柱形或者锥形雾化室。6.1.2.2 炬管室 炬管:采用常规或者低气流三 管同 心石 英炬管，外管内 径为1 8-2 0 m m，内管出口 孑 吸 为1-1.5 m m o 祸合线圈:内径约3 m m 的铜管线圈，2 一4 匝，内 通去离子水循环冷却。6.1.3 分光测光系统6.1.3.1 多色仪 多色仪主要技术指标如下:焦距:0.7 5 m 或1 m，少数为1 m以 上;光 栅:1 4 0 0 一 2 4 0 0 条/M M;倒 数线色 散 率:0.4 一。.6 n m/m m.6.1.3.2 单色仪 扫描单色仪主要技术指标如下:焦距:0.5 一1 m s 光栅:1 2 0 0 一 3 6 0 0 条/m m=倒 数 线 色 散 率:0.5 一 1.O n m/m m o6.1.3.3 测光系统 由光电倍增管和放大器/积分器组成。6.1.4 计算机系统 用于控制高 频发生器、炬管室、分光系 统、测光系统和进行数据处理。二2 本标准使用的仪 器类型6.2.1 多通道I CP 光谱仪。6.2.2 顺序型I C P 光谱仪。6.3 仪器工作环境 I C P 光谱仪在使用时，对环境(温度、湿度等)和电 源的要求应满足各该仪器说明 书的规定。7 试样7.1 试样制备 当试样是可挥发性产 A f，取一定量试样于石英增坍中，在防尘条件下，采用水浴或电 热板缓慢加热，使试样基体挥发至千。残渣用一定量盐酸溶液(5%)溶解，测其杂质含量。当试样是不可挥发性产 品，采用萃取、离子交 换、沉淀等分离方法除去试样基体，制成试样溶液，测其杂质含量。取样量根据试样中杂质含量和方法的检出限来确定。试样溶液的用量根据仪器和分析要求来确定。必须按上述方法同时制备相应的空白试验溶液，与试样同时进行测定。7.2 试样的介质和酸度GB 1 0 7 2 5-8 9 试样溶液的介质和酸度应与杂质标准溶液 致。一般为盐酸或硝酸介质，浓度在 6%以下。.分析步骤8.1 仪 器工作条 件的选择 根据仪器和分析要求进行选择，一般应考 虑下 述几个因素。二1.1 人射功率 按仪器条件选择最佳功率，一般范围为1.0 一1.3 k Wo二1.之 观测高度 从观测区中 心到祸合 线圈上 端的 距离，一般为1 0-1 8 m m。单元素测定时，应选取被测 元素的最佳观测高度，多元素测定时，应采用折衷观测高 度。8.1.3 气体及其流量 按炬管和分析要求，确定各气体流量。冷却 气:氢 气;流 最为1 0 一 2 0 L/m i n。辅助气:氢气.流量为1.5 L/m i n。载 气:氢 气;流量为0.3 一1 L/m i n o二1.4 溶液 提吸速 率 溶液 提 吸速 率:0.5 一2 m L/m i n,8.1.5 分析时间 冲洗时间;3 0 一 4 0 s。曝光时间由仪器和分析要求来确定。8.2 测定方法 向等 离子体焰炬喷人系列杂质标准溶液，对所有被分析元素的通道进行标准化。在同一条件下喷人试 样溶液，由计算机处理数据和打印测量 值。同时测定空白试验溶液。8.3 干 扰的消除8.3.1 采用合 适的分 离方法和选择合适的观测高 度、人 射功率和载气流量，可将I C P 光源中的一些刁 扰效应限制在一定的水平上。8.8.2 固 定溶 液的 提吸速 率、试样溶液的介质 和酸度必须与杂 质标准溶液一致，可以消 除由 试样物性产生的物理干 扰。二3.3 若试样中一些高 含量杂质对其他元素产生谱线干 扰，按各仪 器的校正方法去消除干 扰。8.3.4 制 定分 离方法时，必须严格控制基体 残留量。基 体最高 残留量不能干 扰分析测试。在某些分离过程中，若存在残存基体的影响，则采用使杂质标准溶液与试样溶液组成基本一致的方法来消除这种干 扰。，分析结果的计算 根 据仪器和试样的要求，可采用两点或多点工作曲线法、内标法或标 准加入 法确定分 析结果。1 0 方法误差1 0.1 准确度 准确度以回收率表示。回收率按下式计算:Y=沉I一mZ爪3x 1 0 0式中:y回收率，%，GB 1 07 2 5-8 9 m l 试样中加人待测元素后的测得总量，w 9;。:试 样中 该待测 元素的测得量，卜 9;用 3 加人 待测元素的量，“9。方法的精 密度视各产 品所测试项目的精 度要求和所测量的浓度范围而定。1 1安全注意事项1 1.1 应按高王钢瓶安全 操作规定使用高压氢 气钢瓶。1 1.2 仪器室清洁、排风良 好，室温和湿度要满足I C P 光谱仪要求。1 1.8 为了防止高频辐射伤害身体，点燃等离子体后，应尽量少开炬室门。1 1.4 注意安全用电。GB 1 0 72 5-8 9 附录A亚沸蒸馏提 纯酸 (补亮件)A 1 石英亚沸燕佣器示惫图1 一亚沸蒸馏器书2 一冷凝器，3 一冷却水出口.卜 冷却水人口;5 一电 热丝，6 一接液漏斗，7 一接收瓶，卜 溢流口，9 一上料口及残液出口，1 0 一分析纯盐酸或硝酸r 1 1 一亚沸蒸馏提纯的盐酸或硝酸A 2.1A 2.2注惫事项 温度严 格控制在酸的沸点以下，溶液不能沸腾。蒸出液体流速应控制在4 0 m L/h 左