Gas-phase atomization in analytical atomic spectrometry

Summary The most important problems of analytical atomic spectrometry are introduction of the sample into the atomizer and atomization of the sample. To solve these problems gas-phase atomization is suggested. This consists of preliminary isolation of the elements to be determined in the form of gaseous (volatile) compounds with subsequent gas-chromatographic separation. Separated compounds are fed into the atomizer individually in a stream of inert gas. This technique is the basis of development of dispersionless modes of atomic emission, atomic fluorescence and atomic absorption multielement analysis using non-selective detection.

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Gasphasen-Atomisierung in der analytischen Atomspektrometrie

     

Spark source mass spectrometry in the research laboratories of an electronic industry

Summary Spark-source mass spectrometry is suitable for qualitative and quantitative analysis of inorganic materials. 83 elements can be determined with detection limits down to the ppb-range. With this method a wide range of bulk and thin-layer materials has been succesfully analysed in the Philips Research Laboratories. Some new developments of solid state mass spectrometry are discussed.

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Hochfrequenzfunken-Massenspektrometrie im Forschungslaboratorium eines Unternehmens der Elektronik-Industrie

Zusammenfassung Die Hochfrequenzfunken-Massenspektrometrie eignet sich zur qualitativen und quantitativen Analyse von anorganischen Materialien. 83 Elemente können mit Nachweisgrenzen bis in den ppb-Bereich bestimmt werden. In den Philips-Forschungslaboratorien wurde mit dieser Technik eine große Vielfalt von Bulk- und Dünnschicht-Materialien mit gutem Erfolg analysiert. Einige neue Entwicklungen der Festkörper-Massenspektrometrie werden besprochen.

     

Spectrometric determination of various metals by high-frequency plasma torch

Summary Several analytical conditions and detection limits of various metal elements were examined with regard to the determination of these elements by photoelectric spectrometry in the combination of high-frequency plasma torch apparatus and Ebert-type grating spectrometer (GE-340), using nitrogen as the carrier gas. All the calibration curves for the elements showed good linearity and standard deviations of calcium, zinc, tin, lead, and bismuth were in the range of 1.0–3.2%. It was found that, among the various elements, aluminium, zinc, tungsten, and lead, which are difficult to be determined by flame-spectrometric analysis, can be determined with good sensitivity and high precision by the present method.

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Zusammenfassung Zur spektrometrischen Bestimmung verschiedener Metalle wird eine Kombination von hochfrequenter Plasmaflamme und Gitterspektrometer vom Ebert-Typ (GE-340) benutzt, wobei Stickstoff als Trägergas dient. Alle Eichkurven weisen eine gute Linearität auf; die Standardabweichungen für Ca, Zn, Sn, Pb und Bi liegen im Bereich von 1,0 bis 3,2%. Al, Zn, W und Pb, deren Bestimmung nach der flammenspektrometrischen Methode Schwierigkeiten bereitet, können mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens mit guter Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit bestimmt werden.

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Dedicated to Prof. Dr. H.Kaiser on his 60th birthday.     

Negative thermal ionization mass spectrometry of selenium part 3.* Selenium trace determination in food samples

Summary Selenium traces are analysed in different animal tissue samples with isotope dilution mass spectrometry using the formation of negative Se^– thermal ions (NTI-IDMS) for isotope ratio measurements. An enriched⁸²Se spike is applied for the isotope dilution technique. After decomposition of the food samples with a HNO₃/HCIO₄ mixture selenium is separated by the formation of SeH₂ using a hydride generation system which is normally applied for atomic absorption spectrometry. Selenium hydride is absorbed in a cone. HNO₃ solution, from which sample mass spectrometric determinations are carried out. The recovery of selenium for the total sample treatment has been determined with a⁷⁵Se tracer to be about 62%. The precision of the IDMS method in the concentration range of 0.1–10 g/g lies between 1.8% and 4.1 %. The IDMS results agree well with the certified values of the analysed standard reference materials. A comparison of these results with those achieved by an isotope dilution method, using the formation of piazselenol and gas-chromatographic separation (GC-IDMS), and by hydride generation atomic absorption spectrometry (HGAAS) is given. Whereas the NTI-IDMS and GC-IDMS results are in very good agreement, HGAAS can be affected by interferences.

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Negative Thermionen-Massenspektrometrie von Selen Teil 3. Selenspurenbestimmung in Lebensmittelproben

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Part 2: see [131

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Dedicated to Prof. Dr. G. Tölg on the occasion of his 60th birthday     

Determination of Al,Bi, Cd,Cr, Cu,Mn, Ni,Pb and Zn,in the ng/g range in high purity gallium by electrothermal vaporization AAS after preconcentration

Summary A method has been developed for the analysis of trace impurities in high purity gallium at nanogram level. The gallium is separated from the trace elements by partial dissolution and by solvent extraction as HGaCl₄ complex from 7N HCl with di-isopropyl ether. The aqueous phase containing the impurities is evaporated almost to dryness after adding 1 ml of 0.1N H₂SO₄, made up to 1 ml with 0.1N HCl and then analysed by atomic absorption spectrometry using electrothermal atomization. The limits of detection for the impurities lie in the range of 0.5 ng/g to 10 ng/g and the coefficient of variation varies from 1 to 5% at 50 ng/g level. The percentage recoveries for all the impurities are in the range 95–100%.

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Bestimmung von Al, Bi, Cd, Cr, Cm, Mm, Ni, Pb und Zn im ng/g-Bereich in Reinstgallium durch AAS mit elektrothermischer Verdampfung nach Anreicherung

Zusammenfassung Ein Verfahren zur Bestimmung von ng-Mengen Verunreinigungen in Reinstgallium wurde entwickelt. Das Gallium wird von den Spurenelementen durch teilweise Auflösung und durch Extraktion als HGaCl₄ aus 7N HCl mit Diisopropyläther getrennt. Die wäßrige Phase mit den Verunreinigungen wird nach Zusatz von 1 ml 0,1 N H₂SO₄ fast bis zur Trockne abgedampft, mit 0,1N HCl auf 1 ml ergänzt und dann mittels Atomabsorptions-Spektrometrie unter Verwendung elektrothermischer Atomisierung analysiert. Die Nachweisgrenzen liegen zwischen 0,5 und 10 ng/g, der Variationskoeffizient zwischen 1 und 5% bei 50 ng/g. Die prozentuale Ausbeute für alle Verunreinigungen beträgt 95–100%.

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On leave from Nuclear Fuel Complex, Department of Atomic Energy, Hyderabad, India.     

On-Line-Stahlanalyse mit der ICP-Emissionsspektrometrie nach elektrolytischem L?sen

Summary A flow cell for the electrolytical attack of metallic samples was constructed, combined with an ICP emission spectrometer, and tested by using steels and iron alloys. Especially, in the case of Al to be determined as the acid-soluble phase in steel, the given method is the most rapid chemical one ever described. Numerous elements of metallic samples can be determined in addition using this automized method (put a sample on and look for the result), limited only by the electrolytical solubility and a content of <0.3% of carbon.

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Herrn Prof. Dr. W. Fresenius zum 75. Geburtstag gewidmet

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Dank. Für die sorgfÄltige Ausführung aller Messungen sind wir Herrn H. Loepp sehr zu Dank verpflichtet.     

Determination de quelques elements traces dans le charbon,d'une maniere non destructive,par photoactivation nucleaire

Photonuclear activation and high resolution gamma spectrometry have been used to determine nondestructively 28 trace elements in coal. The samples and synthetic multielement standards were simultaneously irradiated in the bremsstrahlung beam at 18 and 30 MeV maximum energies. Taking into account the contribution of the main possible interferences, limits of detection between 0.2 and 125 μg·g⁻¹ were obtained.

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Stagiaire Etranger au C. E. A.     

Water analysis by Zeeman atomic absorption spectrometry

Summary The determination of trace element concentrations in fresh and marinewaters presents many difficulties because the quantities generally found are below ppb. It is possible to achieve such low detection limits by extraction followed by atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization, provided errors due to non-specific absorption are eliminated as completely as possible. The employment of the Zeeman effect gave a mean for effective correction.The techniques selected for the determination of trace metallic elements are based on the analysis of dry residues for fresh waters and on extraction by organic solvents or ion-exchange resins for fresh and marine waters. In the case of brines, some elements are determined directly, making the Zeeman correction and employing a modifier of the matrix.

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Wasseranalyse mit der Zeeman-AAS

Zusammenfassung Die Bestimmung von Elementspuren in Süß- und Meereswasser bietet Schwierigkeiten, da die Konzentrationen unter dem ppb-Bereich liegen. Solche niedrigen Nachweisgrenzen lassen sich durch Extraktion mit nachfolgender AAS mit elektrothermischer Atomisierung erreichen, vorausgesetzt, daß Fehler durch nicht-spezifische Absorption möglichst eliminiert werden. Dazu wurde der Zeeman-Effekt benutzt. Das beschriebene Verfahren beruht auf der Analyse von Trockenrückständen bei Süßwasser bzw. der Extraktion mit organischen Lösungsmitteln oder Ionenaustauschern bei Süß- und Meereswasser. Im Falle von Solen können einige Elemente direkt mit Hilfe von Zeeman-Korrektur und Matrixmodifizierung bestimmt werden.

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Lecture given at the Collogium on the Analysis of Solids by AAS, Wetzlar, October 8–10, 1984     

Analysis of tellurium by spark source mass spectrometry

Summary Three tellurium standards were analyzed by both spark source mass spectrometry (SSMS) and graphite furnace atomic absorption spectrophotometry (GFAAS). From these results relative sensitivity coefficients (RSC) for spark source mass spectrometry were derived for 24 elements.With these RSC's SSMS results within a factor 1.5 from the GFAAS values could be obtained for the determination of various impurities in tellurium. A comparison is made between SSMS, GFAAS and glow discharge mass spectrometry (GDMS) for the analysis of 4–6 N tellurium samples.

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Analyse von Tellurium mit Hilfe der Funkenionisations-Massenspektrometrie

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Dedicated to Prof, Dr. G. Tölg on the occasion of his 60th birthday     

Ein weiterer Beitrag zum Scandiumdicarbidproblem

Zusammenfassung Die bei 1850, 2000 bzw. 2300°C durch die Reduktion von Scandiumoxid mittels Kohlenstoff in dem der Scandiumdicarbidbildung entsprechenden Molverhältnis hergestellten Produkte wurden mit Wasser zersetzt und mit Hilfe der gleichzeitigen gaschromatographischen und massenspektrometrischen Analyse untersucht. Aus den Ergebnissen geht hervor, daß bei der Scandiumdicarbidbildung gleichzeitig ein weiteres Scandiumcarbid, höchstwahrscheinlich ein Sesquicarbid, entsteht.

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Scandium(III) dicarbide problem. Further experimental results

Products obtained by the reduction of Sc₂O₃ with carbon at 1850, 2000 and 2300°C, resp., in the molar ratio corresponding to the scandium dicarbide were hydrolysed with water. Gaseous reaction products were analysed using gas chromatography combined with mass spectrometry. Results show, that during dicarbide formation another scandium carbide, probably sesquicarbide, is also formed.

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Herrn Prof. Dr.H. Nowotny gewidmet.

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7. Mitt.: Coll. Czech. Chem. Commun., im Druck.     

Reproduzierbarkeit und Richtigkeit von Analysenergebnissen bei der Bestimmung der Elemente Cd, Cr, Cu, Fe, Mn und Zn mit der flammenlosen Atomabsorption

Zusammenfassung Die Bestimmung der Spurenelemente Cd, Cr, Cu, Fe, Mn und Zn durch flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie in einer Graphitrohrküvette nach der Additionsmethode wurde für Reinstwasser, ein standardisiertes Wasser mit einem Gehalt von 100 ppm Ca und 10 ppm Na und für Rheinwasser kritisch überprüft. Dazu wurden jeweils fünf unabhängige Messungen durchgeführt, die Fehler der Einzelmessungen und die Standardabweichungen wurden bestimmt und verglichen.

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Precision and accuracy of analytical results in determining the elements Cd, Cr, Cu, Fe, Mn and Zn by flameless AAS

Summary The determination of the trace elements Cd, Cr, Cu, Fe, Mn and Zn by flameless atomic absorption spectrometry in a graphite tube by use of the method of standard addition was critically checked for pure water, standardized water containing 100 ppm of Ca and 10 ppm of Na, and Rhine water. Five independent measurements were made; the individual errors of the measurements and the standard deviations were determined and compared.

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Dem Bundesministerium für Forschung und Technologie danken wir für die finanzielle Unterstützung.     

Determination of trace metals in seawater by graphite furnace atomic absorption spectrometry with preconcentration on silica-immobilized 8-hydroxyquinoline in a flow-system

Summary A flow-system utilizing a miniature column packed with silica-immobilized 8-hydroxyquinoline (I-8-HOQ) was used for the preconcentration of Cd, Pb, Zn, Cu, Fe, Mn, Ni, and Co from seawater prior to their determination by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS). Enrichment factors sufficient to permit the analysis of an open ocean seawater reference material using 50 ml sample volumes (100 ml for Co determinations) were obtained. Recoveries of the above elements from seawater averaged 93% (range 87–97%) with absolute blanks ranging between 0.04 ng (Ni) and 4.0 ng (Fe). Estimated detection limits for these elements vary from 0.2 ng l^–1 (Co) to 40 ng l^–1 (Fe) based on a 50 ml sample volume (100 ml for Co).

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Bestimmung von Spurenmetallen in Meereswasser durch Graphitofen-AAS mit Anreicherung an Kieselgel-immobilisiertem 8-Hydroxychinolin in einem Durchflu\system

     

Energy-dispersive X-ray spectrometry: present state and trends

Summary Recent development, present state and expected future developments in energy-dispersive X-ray spectrometry are discussed. Attention is paid to the improvements in analytical selectivity, sensitivity, detection limit, quantitative character and applicability range, which are the result of new or better excitation sources, detectors, instrument design, automation, computer software and theoretical developments.

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Energiedispersive Röntgenspektrometrie: Gegenwärtiger Stand und Trends

Zusammenfassung Neuere Entwicklungen, gegenwärtiger Stand und erwartete zukünftige Entwicklungen innerhalb der energiedispersiven Röntgenspektrometrie werden vorgestellt. Herausgestellt werden vor allem die Verbesserungen hinsichtlich der Selektivität, der Empfindlichkeit, der Nachweisgrenzen, der Quantifizierung und des Anwendungsbereiches. Die Fortschritte sind das Ergebnis neuer oder besserer Anregungsquellen und Detektoren, der Konstruktion und Automation, der Computer-Software und der Entwicklungen innerhalb der Theorie.

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On leave from: Institute for Physics and Nuclear Techniques, Academy of Mining and Metallurgy, PL-30-059 Cracow, Poland

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On leave from: Central Research Institute for Physics, P.O. Box 49, H-1525 Budapest, Hungary     

Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) study of LiNbO3

Summary A classical SIMS/ISS system was developed operating in the keV primary energy range and using a quadrupole mass spectrometer. LiNbO₃ samples of different proveniences were examined. Results are reported of a sample containing different impurities which allow an estimate of the sensitivity of the SIMS system for these impurities.

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Sekundärionenmassenspektroskopische Untersuchung an LiNbO₃

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On leave to Vanderbilt University Nashville USA

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Humboldt Stipendiat

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offprint to: A. Koschmieder     

Iodspurenbestimmung mit der negativen Thermionen-Massenspektrometrie: Analyse von Speisesalzen sowie Vergleich mit Ergebnissen einer ionenselektiven Elektrode

Zusammenfassung Bei Erzeugung negativer Thermionen im Massenspektrometer wird eine Meßtechnik zur genauen Isotopenverhältnisbestimmung ¹²⁹I/¹²⁷I entwickelt. Die Anwendung der Isotopenverdünnungsanalyse unter Verwendung eines Indicators, der an dem langlebigen radioaktiven ¹²⁹I-Isotop angereichert ist, ermöglicht in diesem Zusammenhang auch eine vergleichsweise richtige Iodspurenbestimmung mit dem Massenspektrometer. In verschiedenen, handelsüblichen Speisesalzen sowie in zwei Reinchemikalien werden Iodspuren mit der massenspektrometrischen Isotopenverdünnungsanalyse bestimmt, wobei relative Standardabweichungen von etwa 1,5 % im unteren ppm-Bereich erreicht werden. Die Nachweisgrenze des beschriebenen Verfahrens, welches die Summe aller anorganischen Iodspecies erfaßt, liegt bei 6 ppb. Die zum analytischen Vergleich durchgeführten Bestimmungen mit einer iodidselektiven Elektrode zeigen gute Übereinstimmung der Ergebnisse. Die chemische Abtrennung des Iodidions geschieht mit der Anionenaustausch-Chromatographie.

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Iodine trace determination by negative thermal ionization mass spectrometry: Analysis of table salts and comparison with results by an ion-selective electrode

Summary A technique for a precise isotope ratio measurement of ¹²⁹I/¹²⁷I is developed in the mass spectrometer by negative thermal ionization. The application of the isotope dilution technique using a spike which is enriched in the longlived radioactive ¹²⁹I isotope opens the possibility for an accurate iodine trace analysis by mass spectrometry. Different commercially available table salts as well as two pure chemicals are determined for iodine traces by mass spectrometric isotope dilution analysis. Relative standard deviations of about 1.5 % are obtained in the lower ppmrange. The detection limit of this method which analyses the sum of all inorganic species is 6 ppb. For an analytical comparison the same samples are analysed using an iodideselective electrode. The results agree well with the mass spectrometric values. The chemical separation of the iodide ion is carried out by anion-exchange chromatography.

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Herrn Prof. Dr. H. Kelker zum 60. Geburtstag gewidmet

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie dem Fonds der Chemischen Industrie danken wir für die finanzielle Unterstützung.     

SIMS-Analyse von Wasserstoff in Si-Proben

Zusammenfassung Um die optimalen Bedingungen für den Wasserstoffnachweis in Festkörpern zu finden, wurden systematische Untersuchungen an mit Wasserstoff bzw. Deuterium implantierten Si-Proben durchgeführt. Es wurden die SIMS-Tiefenprofile analysiert, die Sputterraten gemessen und die Nachweisempfindlichkeit quantitativ ermittelt. Bei kleinen Implantationsdosen zeigt sich eine gute Übereinstimmung der gemessenen Profile mit den theoretischen Berechnungen.

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SIMS analysis of hydrogen in Si samples

Summary In order to optimize the hydrogen analysis in solids, systematic SIMS investigations on H and D implanted Si samples were made. Depth profiles obtained under different experimental conditions were discussed, sputtering yields and detection limits were determined. For low implantation doses the measured depth profiles are in good agreement with theoretically determined distributions.

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EURATOM Association     

Analyse geringer Substanzmengen mit Hilfe der R?ntgenfluorescenzspektrometrie

Zusammenfassung Eine Methode wird beschrieben, die die Analyse sehr geringer Substanzmengen ermöglicht. Eine maximale Einwaage von 2 mg wird in 1 g Borax geschmolzen, und die so erhaltene Boraxscheibe direkt zur röntgenfluorescenzanalytischen Bestimmung der verschiedenen Elemente eingesetzt. Für eine Reihe von Elementen werden die Nachweisgrenzen angegeben und ein Beispiel für die Reproduzierbarkeit der Methode angegeben. Verschiedene Anwendungsbeispiele dieser Methode werden beschrieben und die Ergebnisse mitgeteilt.

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Analysis of very small quantities of substances by X-ray fluorescence spectrometry

A maximum sample weight of 2 mg is molten in 1 g borax und the disk obtained is directly analysed by X-ray fluorescence spectrometry. For a number of elements the limits of detection are given and by one example the reproducibility of the method is shown. Different examples of application are described and the results are presented.

     

New developments in trace element analysis in the life sciences

Summary In the analysis of trace elements in biological materials it has become more and more apparent that there is often a need not only to determine the levels of the elements in the whole sample but also to measure the element contents in fractions of the materials, such as certain types of cells, subcellular components and molecules. Furthermore, it is sometimes necessary to relate the elemental data to relevant biological and biochemical parameters as there is otherwise a danger that wrong conclusions may be drawn. In this paper these trends in trace element analysis are described with the help of examples and the problems which can occur in the various steps of sampling and sample preparation are discussed.

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Neue Entwicklungen bei der Spurenelementanalyse in den Biowissenschaften

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Dedicated to Prof. Dr. G. Tölg on the occasion of his 60th birthday