溶液阴极辉光放电结合标准加入法和背景去除法分析水溶液中的Ca和Mg

溶液阴极辉光放电发射光谱法易受水体样品中的基体效应影响,而且对于实际水体样品组份相对复杂,含有多种元素,受基体效应干扰更加明显,导致金属元素浓度预测精度降低。为了减少溶液阴极辉光放电发射光谱法中水体样品基体效应的影响,常常利用定量分析方法对金属元素进行分析。这些定量分析方法中,标准加入法尤其适合于待测物质基体效应较为显著或者含有干扰物质等情况,然而标准加入法容易受到背景信号的干扰,使测量结果产生误差,因此在进行标准加入法之前需要消除光谱数据的背景干扰。最简单的谱线干扰消除法是离峰校正法,此法扣除线峰左右两侧的背景强度值,以达到消除背景干扰的目的;小波变换法同样也适用于消除背景干扰,并且具备普适性,利用此法对小波进行多尺度分层,而后对小波低频系数进行处理,获得校正后的数据。在独立开发的溶液阴极辉光放电发射光谱系统上,利用基于标准加入法的离峰校正法和小波变换法对水溶液样品中Ca和Mg含量进行预测。实验结果比较发现,基于传统的标准加入法,测得5, 10和20 mg·L-1浓度的Ca样品的相对误差分别为157.0%, 105.1%和47.0%, Mg的相对误差分别为20.1%, 3.1%和2.8%。然而,结合标准加入法和离峰校正法后, Ca的相对误差分别降低至15.4%,-8.8%和3.3%, Mg的相对误差分别降低至14.5%, 0.1%和0.8%。采用小波变换算法消除背景干扰后的标准加入法, Ca元素的相对误差分别降至13.2%,-7.6%和-1.4%, Mg的相对误差分别降至13.4%,-0.4%和0.5%。结果表明,离峰校正法和小波变换法结合标准加入法测量Ca和Mg的准确度显着提高,两种方法能有效地消除背景干扰,降低基体效应,使预测精度升高。其中,小波变换法结合标准加入法可用于多种类型的背景校正场合,无需选择合适的背景校正点,而且预测精度更高,相比离峰校正法具有一定的优势。     

基于基本参数法的EDXRF全谱拟合定量算法及其应用

在进行能量色散X射线荧光（EDXRF）的解谱操作时,如果样品中元素含量不高,单个元素的谱峰形状在混合样品谱中会保持较好,纯元素谱剥离是一种比较好的解谱方法,同时,在不高的含量范围内,谱峰强度与元素含量的线性关系保持较好,定量较为准确;但在常量分析中,元素之间会存在较强的吸收增强效应,并导致混合样品谱中单个元素的贡献与其纯元素谱的形状不一致,因此,用固定形状的纯元素谱剥离方法就会有较大偏差。同时,吸收增强效应会干扰谱峰强度与元素含量的线性关系,两种因素的叠加,导致元素定量的不准确,因此,在进行常量分析时,简单的纯元素谱剥离的解谱方法并不适用。介绍了一种基于基本参数（FP）法的全谱拟合定量算法,在进行谱图准确拟合的同时,完成定量计算,其操作步骤如下：首先用纯元素谱剥离的方法得到实测的各谱线强度,并以此为依据预估样品中各元素含量,然后代入FP法计算样品中各谱线理论强度,根据与实测值的偏差调整元素含量,并做“FP计算-调整含量”两个过程的迭代,直至计算谱与实测谱的强度无差别;用最后的样品构成计算各元素谱峰形状,并修正纯元素谱,再次重复“剥离解谱-估算含量-迭代FP计算”的步骤,将最终得到的元素含量认为是测试结果。该种方法弥补了简单解谱剥离方法的弊端,借助于基本参数法的计算,纯元素谱峰得到了修正,解谱更准确,同时也能很好地校正基体效应对定量分析的影响。利用这种方法对较高浓度La/Ce/Pr/Nd混合溶液样品的EDXRF谱图进行分析,新方法计算得到的谱图与实测谱的残差σ降至474.5,远小于单纯使用纯元素谱剥离方法的1 415.0[1]。用该方法对多个配分含量范围从0~90%的稀土混合溶液进行检测,各样品各元素配分偏差均小于1%,多次连续测试表明,各元素的相对标准偏差RSD<1%,该方法的准确度和稳定性都较好,能很好地满足稀土冶炼行业生产实践的需求。     

ICP-中阶梯光栅光量计测定土壤中微量元素

采用ICP-SSV型中阶梯光量计,一次引入试样溶液,同时测定土壤中微量元素Zn、Pb、P、Ni、Fe、Mn、Cr、Cu、Ga和Cd。溶液中含Ca1000ppm时对测定1ppm Pb的影响进行了研究。用背景补偿器DBC—33及另选合适的分析线两种方法,克服了钙所产生的强散射光干扰进行背景校正,都能得到满意的结果。操作条件: 输入功率1.1kW 等离子气14升/分辅助气0.1升/分载气0.5升/分溶液提升量1.2毫升/分积分时间10秒标准溶液的配制与试样相一致,盐酸浓度控制在5%,但允许到10%。试样溶液在三个月内是稳定的,仅仅Ga和Cd略有偏移。用标准加入法测得上述元素回收率为98—105%,     

原子吸收自吸背景校正中杂散光的研究Ⅰ——杂散光的性质及其对背景校正性能的影响

在自吸背景校正中不被样品基体吸收的杂散光有不同于氘灯和塞曼背景校正的特殊性。用截止溶液法检验了杂散光的存在,并用重铬酸钾溶液分子吸收模拟背景吸收的方法研究了杂散光的影响。源于空心阴极灯光源的杂散光在样品束(常规脉冲低电流)和参比束(窄脉冲高电流)中的比率有很大的差异,前者比后者更高。这种差异是自吸背景校正误差的重要来源,在高背景校正时引起的误差不容忽视。文章还对杂散光比率与灯电流、光能量和光谱带宽等方面的关系进行了研究。结果表明,杂散光比率与灯电流大小有很大关系,灯电流大,杂散光比率小,但杂散光比率随灯电流的变化与被检测的分析线能量无直接关系;杂散光比率随着光谱带宽的减小而降低,其性质类同于连续光谱。     

一种基于石墨化炭黑过滤吸附处理荧光抑制和改进系统聚类分析的轻质燃油种类拉曼光谱快速识别方法

提出了一种石墨化炭黑过滤吸附前处理抑制轻质燃油拉曼光谱荧光背景干扰的方法和一种改进的系统聚类分析算法,实现了39个样品的种类快速识别,即能自动将样品识别为0#车用柴油、0#普通柴油、97#车用汽油、93#车用汽油、90#车用汽油和3#喷气燃料等6种类型。过滤吸附处理方法是用定制的50 mg石墨化炭黑过滤吸附0.75 mL油样,然后对其进行拉曼光谱数据采集。试验结果证明：石墨化炭黑过滤吸附处理对无荧光背景干扰的3#喷气燃料和车用汽油样品拉曼光谱特征无明显影响,且能够有效抑制车用汽油和车用柴油样品的拉曼弱荧光背景干扰,以及车用汽油和普通柴油的强荧光背景干扰。改进的有监督系统聚类分析算法将普鲁克距离作为系统聚类分析中样本间相似度的评价方法;并将经典的系统聚类分析视为标准校正样品集的“建模”过程,通过计算未知样品与各类属中心向量之间的普鲁克距离,依据距离最小原则判断未知样品的类属。通过对39个具有不同拉曼荧光背景干扰特征油样的石墨化炭黑前处理和“留一法”交互验证分类识别,分析结果证明：石墨化炭黑过滤吸附前处理抑制拉曼光谱荧光背景的方法能够有效提取轻质燃油的拉曼光谱特征并应用于定性种类识别。     

火花熔蚀-电感耦合等离子体光谱法分析地质矿物

火花熔蚀-电感耦合等离子体光谱法(SA-ICP)用于测量锆石中铪-锆比值和锰铁矿瘤中的铈、钴、铁、铅、镍和磷。用信背比和信嗓比的序贯单纯形优化法建立了用于高压火花和氩气ICP系统的六个操作参数。将磨细的样品与铜压成饼,从样品中熔蚀出的分析物和基体元素的原于发射信号的时间相关性给出一种用火花来作选择取样的方法。测量锆石中的铪、锆浓度比的精密度为4%(相对标准偏差)。对于锰铁矿瘤,根据分析线对锰(Ⅱ)257.610纳米线强度比的光谱测量结果达到分析精密度范围为7-14%(相对标准偏差)。分析的准确度用参比物USGS诺得(Nod)P-1的标准物加入法来决定,而与锰浓度的测量无关。     

基于色度学-拉曼光谱特征鉴定北红和南红玛瑙

产于黑龙江的“北红玛瑙”与四川凉山、云南保山的“南红玛瑙”是我国珠宝市场上常见的红色玛瑙,然而相应的产地特征研究较少,结合色度学、拉曼光谱、X射线粉晶衍射分析对三个产地的73件红色玛瑙的色度学、矿物学、光谱学特征进行了对比分析。结果表明,“北红玛瑙”的主要物相组成为α-石英和斜硅石,次要矿物组成为针铁矿、赤铁矿;四川凉山与云南保山“南红玛瑙”的主要物相组成为α-石英,次要矿物为赤铁矿、针铁矿、方解石等,少量样品含有斜硅石。黑龙江“北红玛瑙”的颜色主波长范围为574～605 nm,集中于[580, 590]区间,对应黄色-橙黄色-橙色色调,CIE1976Lab色空间中a≤6.2,b≤6.3;四川凉山“南红玛瑙”的主波长范围为589～624 nm,云南保山“南红玛瑙”主波长范围为589～599 nm,两个产地的“南红玛瑙”主波长均集中于[590, 600]区间,对应橙色-橙红色色调,大部分样品a＞6.2或b＞6.3,整体而言相比“北红玛瑙”颜色色调偏红,其彩度和亮度总体上也高于“北红玛瑙”。拉曼光谱中,斜硅石Si-O-Si对称伸缩-弯曲振动引起的501 cm-1峰在“北红玛瑙”中的强度高,在两个产地的“南红玛瑙”中不存在或者强度弱。斜硅石与α-石英特征峰强度比(I₅₀₁/I₄₆₃)和面积比(A₅₀₁/A₄₆₃)结果基本一致,在研究及鉴定过程中可以根据实际情况灵活选择。拉曼光谱粉末法测得的斜硅石与α-石英特征峰强度比(I₅₀₁/I₄₆₃)和面积比(A₅₀₁/A₄₆₃)结果位于大量随机点测的范围内,在日常鉴定中可以用多次无损点测的方法来获得接近粉末法的结果。黑龙江“北红玛瑙”的特征峰面积比(A₅₀₁/A₄₆₃)稳定在0.15～0.36,而四川凉山与云南保山“南红玛瑙”稳定在0.00～0.08,指示了两个产地“南红玛瑙”的斜硅石相对含量比“北红玛瑙”少,推测是两地的“南红玛瑙”在初期形成后都经历了较强的脱水和重结晶作用过程,使斜硅石转化成低温的α-石英所致。可以综合利用色度学特征及拉曼光谱,结合斜硅石与α-石英谱特征峰强度比(I₅₀₁/I₄₆₃)或面积比(A₅₀₁/A₄₆₃),对产于黑龙江的“北红玛瑙”以及四川凉山、云南保山的“南红玛瑙”进行区分,这也对玛瑙的产地鉴定、出土文物溯源等具有重要意义。     

基于双视场激光雷达的气溶胶水平分布观测

在自主研制的便携式双视场米散射气溶胶激光雷达（DFOV激光雷达）基础上,探索双视场激光雷达信号拼接思路,利用“斜率-Fernald”方法反演了气溶胶水平消光系数,进而获取了DFOV激光雷达对气溶胶水平消光系数的扫描分布。首先,对雷达回波信号分段运用斜率法,求解最优的气溶胶消光系数、后向散射系数以及相对应的参考距离,然后将该参考点处的后向散射系数代入“Fernald方法”的前后向积分解中,进而得到整条廓线的消光系数。该方法有效避免了“斜率法”中大气均匀的前提假设和消光系数负值的问题,也有效避免了“Fernald方法”对参考点的限制和要求。在获取水平消光系数后,通过拟合近地面空气质量监测点位过顶时刻DFOV激光雷达测量的气溶胶消光系数与PM₁₀质量浓度ρ(PM₁₀)之间的关系,相关性达到0.91。将此定量关系传递至激光雷达扫描的消光系数结果中,可得到气溶胶质量浓度的水平分布,定量反演大气中颗粒物的分布,用于研究近地面大气污染成因、机理和污染来源分析,为DFOV激光雷达进一步应用于城市区域大气污染定量评价和区域空气质量三维模式同化分析研究提供定量的数据支撑。     

高生长速度条件下的“层片↔棒状”共晶转变机理研究

低速生长条件下, 共晶“层片↔棒状”转变只由两相的体积分数控制. 高速情况下, 这种转变有时亦发生, 其转变机理不清楚. 本文应用竞争生长准则, 结合高速生长条件下层片共晶和棒状共晶生长模型研究了生长速度引起的“层片↔棒状”转变机理. 结果显示: 体积分数在临界值附近很小的范围内, 生长速度和溶质配分系数的增大可引起“棒状→ 层片”共晶转变; 而当体积分数远离临界值时, 转变不发生. 生长速度名义上引起“层片↔棒状”共晶转变实际上是由生长速度变化引起的体积分数的变化导致的. 关键词： “层片↔棒状”共晶转变 竞争生长 生长速度 体积分数     

行波管用钨铼合金中高含量铼的X射线荧光光谱测定

根据行波管用的关键材料-钨铼合金中高含量铼测定的需求,研究了用X射线荧光(XRF)光谱法测定铼时所存在的基体效应、谱线重叠和背景干扰的影响,从理论上解释了XRF二元比例法校正曲线线性差的原因。理论和实验结果均表明：直接用Re Lα分析线强度绘制的校正曲线比二元比例法可以获得更好的线性。本法具有快速准确的特点,分析结果与化学方法一致,在生产控制中应用效果显著。     

Absorption-free calibration on X-ray fluorescence analysis of high-speed steel with glass bead preparation

This article describes a novel idea on preparation of a glass bead for X-ray fluorescence spectrometry, to determine alloyed elements in high-speed steel without any matrix correction. The quantification method using the glass bead is generally effective to reduce secondary X-ray absorption and enhancement (matrix effect) by coexisting elements in a sample. Although the glass bead is normally prepared based on a flux-to-sample ratio, the suggested method mainly controls an absolute amount of the sample in the glass bead to prevent from any interference with the matrix elements. As a result, the alloyed elements, except tungsten, in high-speed steels could be determined with high precision and accuracy, independent of the flux-to-sample ratio. However, the fluorescent X-ray intensity of tungsten Lα line (8.40 keV) was obviously influenced by the sample amount (iron content) in a glass bead; in this case, the Mα line (1.77 keV) could be employed alternatively.     

直接进样ICP-OES法测定N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的12种杂质元素

建立电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定N-甲基吡咯烷酮(NMP)中12种杂质元素(Mo, Cr, Zn, Pb, Ni, Mn, Fe, Cu, Ca, Al, Na, K)的分析方法。将NMP用硝酸酸化后直接进样分析,无需对样品进行消解,避免了样品前处理时引入误差的风险。通过优化等离子体工作参数,减轻了有机溶剂对等离子体的负载,确保了等离子体的稳定工作,优化后等离子体射频功率为1 350 W,载气流量为0.40 L·min-1。采用轴向观测方式获取样品原子化或离子化过程中的所有信号,降低了方法的检出限,提高了分析灵敏度。通过选择各元素合适分析谱线、采用附加氧气除积碳并结合背景校正技术消除了各类谱线及背景干扰,选用标准加入法校正了基体效应,抵消了高浓度有机基质对易电离元素产生的干扰。结果表明,标准工作曲线的线性相关系数在0.999 5～1.000 0之间,检出限在3.8～106.4 ng·g-1范围内,各元素的回收率在92.0%～108.0%之间,11次测定的相对标准偏差(RSD)≤4.8%。方法操作简单,无需复杂的样品预处理,分析速度快,测定结果准确可靠,精密度高,完全满足大批量实际产品的分析要求。方法可应用于NMP产品中杂质元素的监测。     

基于信背比拟合的水体重金属LIBS定量分析研究

LIBS技术定量分析的精密度与准确度受到多种因素的影响。通过深入分析激光诱导等离子体背景光谱和特征光谱的特性,利用两者随温度的变化趋势近似相同的特点,采用两者的比值即信背比进行元素浓度的定量拟合,可以补偿激光能量、光谱接收效率等系统参数抖动造成的谱线强度变化;针对测量数据有限及非线性的特点,使用支持向量机算法进行回归。实验结果表明通过信背比拟合可以提高LIBS定量分析的稳定性和准确性,测试集的相对标准偏差和相对误差平均值分别为4.7%和9.5%。基于信背比的数据拟合方法不受基体元素和背景大小限制,为实时在线的LIBS定量分析技术提供数据处理方面的参考。     

ICP-AES中激光烧蚀固体进样的输运过程

利用激光烧蚀固体进样电感耦合等离子体光谱法,测量了标钢样品中元素P、V和Ti的光谱强度和信背比,以此研究样品输送过程对激光烧蚀固体进样方法的影响,获得优化的实验条件。结果表明：当样品输送管越短、直径越小时,测得的光源辐射强度越强,光谱信背比也越高;随着输送样品的载气流量的增大,光谱强度和信背比均为先逐渐增大而后减小,在流量约为0.5L/min有较好的效果。     

高氯酸消解-ICP-OES测定炭复合磷酸铁锂中的锂、铁、磷

磷酸铁锂是锂电行业主要的产业化原料之一,与传统钴酸锂相比,在比能量、寿命、成本、环境兼容性上有显著优势。以锂离子电池用正极材料炭复合磷酸铁锂为研究对象,采用电感耦合等离子体发生光谱仪（ICP-OES）同时测定其中的锂、铁、磷含量。对样品消解、谱线选择、仪器工作参数、溶剂效应消除、谱线背景干扰消除、分析方法正确度、精密度进行了讨论。炭复合磷酸铁锂样品中含约5%的碳单质,0.1 g样品用5 mL高氯酸加热消解至目视澄清后,再反复加蒸馏水-加热冒烟2次,可完全消解。样品消解情况用三维视频显微镜确认,目视澄清的消解液经30倍放大后,仍可见有未消解的颗粒物;继续加蒸馏水-加热冒烟2次后,消解液经30倍放大观察,确认样品已消解完全。消解后的试液定容至100 mL,按10∶100稀释,得到同时测定锂、铁、磷含量的溶液。样品消解仅使用高氯酸一种试剂,操作便捷,样品中的碳单质被完全消解,消除了碳单质包覆样品对测定结果准确性的影响。仪器最佳工作条件为：高频功率：1.1 kW;雾化器流量：0.8 L·min-1;分析谱线-观测方向/高度：Li610.365 nm-轴向、Fe259.940 nm-径向/12 mm、P178.222 nm-轴向、P213.618 nm-径向/12 mm。使用随样品消解同时处理的试剂空白,按基体匹配法配制标准溶液,能最大程度减小溶剂基质效应。对于Li610.365 nm使用快速自动曲线拟合技术（FACT）消除仪器工作气体氩气的Ar610.564 nm背景干扰,显著提高校准曲线的线性系数及分析精密度。在仪器最佳工作条件下,测定范围为锂1%~9%,铁20%~40%,磷10%~30%;校准曲线线性关系系数r＞0.999 0;重复测定样品的相对标准偏差（RSD,n=7）在0.35%~1.01%之间;加标回收率在91.2%~112%之间;实验室双人内部循环（IRR）结果使用F,t（双样本异方差假设）检验进行差异性评价,两人平行试验结果无明显差异。分析方法具有推广应用价值。     

铝锂合金样品的前处理及其Ag和Li的光谱分析

针对铝锂合金样品检测其Ag和Li,采用等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)同时测定Ag和Li,火焰原子吸收光谱法(FAAS)分别测定Ag和Li,单宁酸分光光度法(VS)测Ag,对不同的光谱测定方法进行了比较,证明了ICP-OES检测铝锂合金中的Ag和Li具有较高的抗干扰性。对比了三种不同的样品消解方法,确定了FAAS测Li采用王水溶样最佳,ICP-OES,FAAS和VS测Ag采用HCl+H₂O₂体系溶样准确度更高。详细讨论了样品中共存元素Al, Mg, Zr, Ti, Cu的干扰及消除方法。用氨水沉淀消除共存元素Al,Ti,Zr,8-羟基喹啉沉淀分离Mg和Cu的方法消除原子吸收光度法测Ag的干扰;采用磷酸盐沉淀分离Ti而消除原子吸收光度法测Li的干扰;采用与原子吸收光度法测银相同的消除干扰方法,消除上述离子干扰,滤去干扰沉淀后,用硝酸赶盐酸解蔽Ag+离子,同时分解消除8-羟基喹啉的颜色,以消除分光光度法测银的干扰。对比消除干扰前后的结果发现准确度显著提高,证明消除干扰的方法切实有效。将选择的最佳消解体系和干扰消除方法应用于铝锂合金样品的测定,ICP-OES测Li和Ag回收率分别在100.39%～103.01%和100.42%～103.73%之间,FAAS测Li和Ag 回收率分别在95.91% ～99.98%和98.04%～103.67%之间,分光光度法测Ag回收率在98.00%～101.00%之间,测定结果满足分析要求。     

Radiation trapping in atomic absorption spectroscopy at lead determination in different matricies

The determination of lead by flame atomic absorption analysis in the presence of Sn and Fe atoms and different matrices such as OH and SO₃ was investigated with the objective of understanding the spectral interference processes at the analytical lines 283.31 nm for a wide range of concentration.The radiation trapping factor was interpreted and evaluated assuming Voigt distribution of the atomic and rotational lines in the flame. The radiation trapping factor was increased by increasing the number density (plasma of the absorbing medium is optically thick). In plasma, there is a certain point of equilibrium between the trapping and the escaping of radiation, which is relevant to 50% of absorption.The spectral background interference can cause a variation of the number density at equilibrium point as a result of the degree of overlap with the analytical line.The spectral background interference can be easily avoided by using another resonance absorption line for the analysis. The chemical modification of the matrix is applied to minimize the interference effect. Nitric acid, ammonium nitrate and magnesium nitrate are most commonly recommended as matrix modifiers.     

ICP-OES测定铝质脱氧剂中的铝

试样经高温熔融后,盐酸浸取,采用电感耦合等离子体-发射光谱测定了铝质脱氧剂中的高含量铝.通过试验确定了仪器参数、基体干扰消除等条件.实验结果表明采用基体匹配可消除干扰,保证了样品中高含量铝检测结果的准确度和精密度.该方法快速、准确、稳定性好,其测定结果与化学滴定分析方法的测定值一致.其分析结果能满足生产和科研的需要.     

Determination of Trace Elements in Biological Standard Reference Materials by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry with Solid and Slurry Sampling

Compared to conventional dissolution methods, solid and slurry sampling methods offer advantages which include speed, improved sensitivity, a reduced risk of contamination, and a reduced risk of analyte loss. Most successful graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) results have been obtained by the use of modern furnace technology, which includes Zeeman background correction, platform atomization, and matrix modifiers. In this work, solid and slurry sampling were investigated for the determination of Ag, Cu, Fe, Mn, Pb, and Zn in biological National Institute of Standards and Technology (NIST) standard reference materials (SRMs) with the use of vintage (1980) GFAAS instrumentation, aqueous calibration, and deuterium arc background correction. Although reasonable accuracy was obtained with solid sampling, the relative standard deviation was between 13 and 53%, which was probably caused by the inability of the furnace to reproducibly vaporize the sample and the inability of deuterium arc background correction to account for the high background signals. Good accuracy and precision (3–13%) were obtained with slurry sampling, with the exception of the determination of copper in citrus leaves. This low result (three times below the certified value) and high precision (RSD = 31%) were probably caused by irreproducible atomization of the sample matrix.     

Flame Emission Spectrometry Using Atomic Absorption Apparatus (I) Determination of Sr In Sea Water

Flame emission determination of Sr in sea water is studied using an ordinary atomic absorption apparatus. The analytical line 4607 A is used with background correction at 4616 A. The ionization is found to be negligible in air acetylene flame with sea water, and the interference of H₂SO₄ is elimentated using the higher part of the flame.