Element analysis without standards in spark source mass spectrometry with low voltage vacuum arc discharge and automatic photoplate evaluation

Summary With a system for automatic evaluation of photographic plates in spark source mass spectrometry, the complete information on the photographic plate is used for the concentration procedure, i.e. all isotopes of singly and multiply charged ions contribute to the analytical results. Experiments show that the ion intensities of elements in their various ionization states lie on parabolas. The position of the parabola of impurity elements within a matrix depends mainly on that matrix and shows a characteristic relation to the analytical result.Systematic investigations lead to a significant parameter, the mean charge number Z_i, which forms a common link between the very different parabola positions of all elements within a matrix. This knowledge is the basis of a new evaluation procedure which, without using a calibration standard, leads to an essential improvement of the analytical result. Experiments in practical analysis in the analytical service of the central department demonstrate that this method, applied to many different matrices, shows a maximum deviation from the certificate value by a factor of 2 (in many cases <1.5).Determinations of the major components of alloys yield accuracies between 10 and 20% (deviations of the analytical result from the certificate value). For the relative standard deviation of the analysis results an upper limit of 15 % was reached.

---

Leitprobenfreie Elementanalyse in der Funken-Massenspektrometrie mit Vakuumbogen und automatischer Photoplattenauswertung

Zusammenfassung Mit Hilfe einer automatischen Photoplattenauswertung für die Funken-Massenspektrometrie wird der gesamte Informationsgehalt der Photoplatte für die Konzentrationsbestimmung herangezogen. Experimentelle Untersuchungen zeigen, daß die-Intensitäten der Ionen eines Elements als Funktion der Ladung auf Parabeln liegen. Die Lage der Parabeln aller enthaltenen Elemente wird vom Matrixelement bestimmt und beeinflußt charakteristisch das Analysenergebnis.Systematische Untersuchungen führten zu einer neuen Kenngröße, dem gewichteten Ladungsschwerpunkt Z_i, der ein gemeinsames Bindeglied zwischen den sehr unterschiedlichen Parabellagen aller enthaltenen Elemente innerhalb einer Matrix darstellt. Diese Erkenntnis bildet die Grundlage eines Auswerteverfahrens, das ohne Verwendung von Eichstandards zu einer wesentlichen Verbesserung des Analyseergebnisses führt. Die experimentelle Überprüfung dieser Methode an sehr unterschiedlichen Matrices innerhalb des Routineeinsatzes über 4 Jahre im Analysendienst der Zentralabteilung für Chemische Analysen zeigt Abweichungen des Analysewertes vom Sollwert bis maximal zum Faktor 2. Dieses Ergebnis wurde für eine Niedervolt-Vakuumbogenentladung erzielt.Bei der Bestimmung der Hauptbestandteile von Legierungen wurden Richtigkeiten zwischen 10 und 20% erzielt (Abweichungen der Ergebnisse von den zertifizierten Werten). Die relative Standardabweichung beträgt bis zu 15%.