辉光放电质谱法测定高纯锡中的杂质元素

倪春艳，梁德华

（红河砷业有限责任公司，云南个旧 661000）

辉光放电质谱法测定高纯锡中的杂质元素

倪春艳，梁德华

（红河砷业有限责任公司，云南个旧 661000）

采用辉光放电质谱法对高纯锡中的Mg、Al、Ca、Fe等20个痕量杂质元素进行测定。对仪器的工作参数进行了优化，并对杂质浓度与预溅射时间的关系，测量的准确性和重现性进行了讨论。

辉光放电质谱法；高纯锡；痕量；杂质

高纯材料中的各杂质元素的含量直接决定其本身的性能，因此对高纯材料中杂质的分析提出了更高的要求。辉光放电质谱法具有固体样品直接分析，多元素同时快速测定，结果准确，精密度高等优点。本文采用辉光放电质谱（GDMS）对高纯锡中的Mg、Al、S、Ca、Fe、Pb、Cd等20中杂质元素进行了测定，对同位素的选择、工作参数的选定、预溅射过程时间的选择、准确性和重现性进行了探讨，获得了满意的结果。

1 试验部分

1.1 仪器及仪器参数

VG9000型辉光放电质谱仪。Faraday探测器的积分时间为20 ms，daly探测器的积分时间为100ms。

1.2 试剂及样品

高纯氩气：体积分数大于99.999%；液氮；超纯水；盐酸：优级纯；5 N高纯锡：2 mm×2 mm×20 mm或直径为3 mm长20 mm的棒状。

1.3 试验方法

1.3.1 样品的制备和前处理

将样品制备成直径3 mm，长20 mm左右的棒状，放置在30%的盐酸中超声清洗10 min，然后于超纯水中超声清洗2～3次，每次不得低于3 min，最后将样品放入甲醇中保存备用，分析前取出用电吹风将样品吹干［1］。

1.3.2 样品预溅射

将样品放入样品夹中，待用液氮将离子源温度冷却至-170℃左右，进样仓真空度达到10－3Pa时，将样品推入离子源腔内，冷却10 min后调节载气的流量使放电电压为1 kV、放电电流为2.5 mA，在不收集离子信号的情况下将样品预溅射约60 min，高纯锡以Ca、Fe、Zn的信号稳定为准，用以消除样品制备和处理过程中表面可能产生的污染。

1.3.3 定量测定

调节放电电压1 kV、放电电流2 mA，调节聚焦后进行质量校正，然后打开离子通道阀门，收集待测元素的离子信号，取3次结果的平均值即得到该杂质元素的浓度。

2 结果与讨论

2.1 仪器质量校正

将Al，Cu，Au混合样装进样夹，表面进行简单污染，进样仓真空度达到10－3Pa时，将样品推入离子源腔内，调节载气的流量使放电电压1 kV、放电电流2 mA，调节各项参数获得一个较强的离子束信号，质谱峰位置手工清零，开始扫描，被检测到的元素由计算机自动显示，通过计算确定质谱峰的位置。

2.2 同位素选择

在测定之前，首先做测定元素同位素的选择，原则是在避开基体和背景的缔合离子的干扰，以及拥有相同同位素元素之间的互相干扰的前提下，尽可能选择高丰度的同位素。如40Ca是Ca中丰度最高的，然而由于受载气40Ar的干扰，GDMS无法将其分开，只能选择其他丰度较好的44Ca作为测定对象，Zn丰度最高的是64Zn，但由于有64Ni的干扰存在，因此选择其他丰度较好的66Zn作为测定对象。表1列出了所选择的同位素和同位素丰度。

表1 选择的同位素和同位素丰度Tab.1 Selected isotopes and isotope abundances

2.3 工作参数的选定

放电电压和放电电流直接影响测定的进行。当放电电压和放电电流较大时，容易使样品温度过高，从而导致短路，使得测定无法进行；当放电电压和放电电流较低时，基底的信号强度较弱，此时若想获得较强的信号，就必须增大离子源定位狭缝，仪器的分辨率就会大大的降低，因此就很难采用常规的质量分辨率测定高纯锡的杂质含量。经过反复试验，优化选择，确定采用放电电压为1 kV、放电电流为2.5 mA的放电条件，在常规质量分辨率4 000的基础上即能实现高纯锡中杂质元素含量的测定。

2.4 预溅射时间的确定

由于样品表面在处理过程中不可避免的会被污染，因此为消除样品表面的污染，在收集数据前必须进行一定时间的预溅射，以确保被测杂质元素信号的准确和稳定。高纯锡以Ca、Fe、Zn的信号不再随溅射次数增加波动时即可结束预溅射。图1为Ca、Fe、Zn随预溅射时间的变化曲线。

由图1可以看出，当预溅射时间达到60 min时，各杂质元素的含量趋于稳定。

2.5 准确性和重现性

本测定用碳素钢成份分析标准物质GBW1227，进行9次进样测定，测定结果见表2。

图1 杂质元素含量随时间的变化趋势Fig.1 Impurity elements trends with time

由表2可以看到，各杂质元素含量的测定结果相对偏差均在5%以内。

2.5 样品检测

在放电电压1 kV，放电电流2.5 mA，质量分辨率4 200的条件下对高纯锡进行测定。测定结果见表3。

表2 准确性和重现性检验结果Tab.2 Test results of accuracy and reproducibilityw／%

表3 高纯锡样品中杂质元素的检测结果Tab.3 Test results of impurity elements in high purity tin samples

3 结语

利用VG9 000型辉光放电质谱仪对高纯锡样品中杂质元素的含量进行了检测，结果满意。通过对实验过程和结果的讨论，获得了辉光放电质谱法测定高纯锡样品中杂质元素的分析测试条件。用碳素钢成份分析标准物质GBW1 227对仪器的准确性和重现性进行检验，结果表明准确度和精密度能满足测定的要求。

［1］ 赵墨田，曹永刚，成刚，等.无机质谱概论［M］.北京：化学工业出版社，2006.

Determination of Impurity Elements in High Purity Tin by Glowing Discharge Mass Spectrometry

NI Chun-yan，LIANG De-hua

（Honghe Arsenic industry limited liability company，Gejiu 661000，China）

20 trace elements Mg，Al，Ca，Fe etc in high purity tin were determined by glowing discharge mass spectrometry.Instrument operating parameters were optimized，and the relationship among the impurity concentration of the pre－sputtering time，measurement accuracy and reproducibility are discussed.

glowing discharge mass spectrometry；high purity tin；trace；impurities

O657

A

1004-275X（2015）05-0039-03

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.05.009

收稿：2015-04-23

倪春艳（1983～），女，云南玉溪人，分析助理工程师，主要研究方向：金属检测。