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1、P42 -43表 3.1 ICP法检出限与几种方法的比较 表 3.1 ICP法检出限与几种方法的比较序号 元素 AAS/(ug/L) ICP-AES/(ug/L) ICP-MS/(ug/L)F-AAS GF-AAS D.L.80 D.L.99 1 Ag 1.5 0.01 6.6 0.3 0.0032 Al 45 0.1 22 0.2 0.0063 As 30 0.2 50 0.9 0.0064 Au 9 0.1 16 0.6 0.0015 B 1000 20 4.5 0.3 0.096 Ba 15 0.35 1.2 0.04 0.0027 Be 1.5 0.003 0.25 0.05 0.03
2、8 Bi 30 0.25 21 2.6 0.00059 Ca 1.5 0.01 0.18 0.02 0.510 Cd 0.8 0.008 2.4 0.09 0.00311 Ce 50 2 0.000412 Co 9 0.15 5 0.2 0.000913 Cr 3 0.03 4 0.2 0.0214 Cs 15 0.04 0.000515 Cu 1.5 0.04 2.3 0.2 0.00316 Fe 5 0.1 1.7 0.2 0.417 Ga 50 0.1 21 4 0.00118 Ge 100 3 17 6 0.00319 Hf 300 11 3.3 0.000620 Hg 50 0.6
3、25 0.5 0.00421 ln 30 0.04 59 9 0.000522 lr 900 3 25 5 0.000623 K 3 0.008 60 0.2 124 La 2000 9.4 1 0.000525 Li 0.8 0.06 1.8 0.2 0.02726 Mg 0.1 0.004 0.14 0.01 0.00727 Mn 0.8 0.02 1.3 0.04 0.00228 Mo 30 0.08 7.4 0.2 0.00329 Na 0.3 29 0.5 0.0330 Nb 1500 39 5 0.000931 Ni 5 0.3 9.4 0.3 0.00532 Os 120 0.3
4、4 0.13 33 P 21000 0.3 73 1.5 0.334 Pb 10 0.06 40 1.5 0.00135 Pd 10 0.8 40 3 0.000936 Pt 6 1 28 4.7 0.00237 Rb 3 0.03 30 0.00338 Re 600 57 3.3 0.000639 Rh 6 0.8 40 5 0.000840 Ru 60 28 6 0.00241 S 30 9 7042 Sb 30 0.15 17 2 0.00143 Sc 30 6 0.09 0.01544 Se 100 0.3 70 1.5 0.0645 Si 90 1 9 1.5 0.746 Sn 50
5、 0.2 25 1.3 0.00247 Sr 3 0.025 0.4 0.01 0.000848 Ta 1500 24 5.3 0.000649 Te 30 0.1 39 10 0.0150 Th 61 5.4 0.000351 Ti 75 0.35 3.5 0.05 0.00652 Tl 15 0.15 39 1 0.000553 U 15000 240 15 0.000354 V 20 0.1 4.6 0.2 0.00255 W 1500 28 2 0.00156 Y 75 3.2 0.3 0.000957 Zn 1.5 0.01 1.7 0.1 0.00358 Zr 450 6.6 0.
6、3 0.004P52表 3.3等离子光谱用光栅的基本参数光栅刻线密度/（刻线/mm） 2400 3600 4320 4960适用光谱范围/nm 160800 160510 160420 160372实际分辨率/nm 0.010 0.008 0.006 0.005只用一个化学系统（一块光栅）就能覆盖全部光谱范围（165800nm）,则意味着仪器结构比较简单。采用很高刻线的光栅，则需附加低刻线密度的光栅，才能覆盖全部光谱范围，这就增加了光学系统的复杂性。亦有采用两块不同刻线密度（如 2400刻线/mm 和4320刻线/mm）的背靠背旋转光栅，可以覆盖全部光谱范围（165800nm） ，既具有高分辨
7、率而又不过于增加光学系统的复杂性。目前采用高刻全息光栅的光谱范围在 165800nm（可分析铝 167.020nm ） ，若配置适当的光学接口和检测器，还可扩展至小于 150nm的远紫外光区（可分析氯 134.724nm） 。具有代表性的光栅仪器是采用 2400刻线/nm，一个光栅即可覆盖 165800nm 的光谱范围。单色器焦距为 1ms时，利用 1、2 级光谱，可使仪器具有很高的分辨率：在紫外区（小于 320nm）为 0.005nm，在 320800nm（一级光谱）为 0.010nm。采用窄狭缝（如10um）,有很高的实际分辨率。短波段的谱线多，要求光谱仪有较高的分辨率，而长波区（大于 5
8、00nm）的谱线少得多，可以不要求有很高的分辨率。具有这样分辨率的仪器对消除光谱干扰很有好处。可以很清晰分辨 Fe四线309.990nm、309.997nm、310.030nm、310.067nm，如图 3.6所示。可以很好的分开镉228.802nm和砷 228.812nm的光谱（图 3.7） ，使百倍于镉的砷不干扰微量镉的测定；磷213.617nm与铜 213.598nm,磷 214.914nm。与铜 214.897nm的分析线均可以很好地分开。P62-653.5 ICP-AES 在冶金分析上的应用从上述 ICP 光源的特点和 ICP 直读仪器的发展可以看出，ICP-AES 分析法是冶金分析
9、中一个很理想的分析方法，特别是高分辨率的 ICP 仪器更适合于各种冶金物料，复杂基体的冶金产品的直接测定，可以减少样品的前处理操作。因此，在冶金分析上应用日益广泛。从早期的综述性报道，便可以看出，ICP-AES 法在钢铁及合金分析中的应用，以见报道测定的元素多达 50 个以上。但大部分应用报告往往集中在个仪器厂家的仪器应用交流资料中，公开发表的文献反而不如其它方法来得多。随着 ICP 仪器的普及，应用的领域不断扩大，公开报道才增多起来。最近十来年在国内冶金分析刊物上发表的应用报道明显增多。在冶金分析中应用的首例报道，应属 1975 年 Butler 等人用 ICP-AES 法测定钢铁及其高合金
10、钢中 12 个元素。早期的应用研究有：Endo,Tanaka,Watson,Ward 等人分别报道用 ICP-AES 法同时测定铁，低合金钢，不锈钢和高合金钢中痕量，低含量和常量元素的多元素分析方法。随着商品仪器的出现，进入 20 世纪 80 年代，不少文献1721报道了同时测定铁，中低合金钢，不锈钢或高合金钢中 10 个以上元素的 ICP 方法，也有应用于钢铁中碳化物和稳定杂物分析，钢中酸溶铝的快速测定等方面的报道。早期的报道的虽然由于所用仪器性能的局限，或是在自己组装的分析装置上的工作，应用结果还不是很理想，但是已显出ICPAES 法在冶金分析上的应用潜力。20 世纪 90 年代以来， I
11、CP 仪器的功能不断提高，多道直读及单道高速扫描性能的提高和仪器性价比的不断优化，具有全普特性的中阶梯光栅固体检测一起的出现，ICP-AES 法已成为钢铁及其合金分析的常规手段，在冶金分析中的应用范围也迅速扩大。如文献30报道了 ICP-AES 法分析高碳铬铁；文献31报道了用 ICP-AES 法直接分析硒砥合金；文献 32报道了用 ICP-AES 法对稀土硅铁进行全分析；文献33报道了用 ICP-AES 法分析炉渣中的主要成分；文献34报道了用 ICP-AES 法分析低碳铬铁；文献35报道了用离子交换法分离 ICP-AES 法定高纯铁中的痕量成分；李志波等用 ICP-AES 法直接测定高温合
12、金中=1% 的饸；邓玉惠等用 ICP-AES 法直接测定钢中 0.5%的钒；陈建国等用 ICP-AES 法直接同时测定锌精矿中12 个杂质元素；侯列奇等用 TBP 色层分离-ICP/AES 法测定了锆合金中 17 个痕量杂质元素，测定范围 201600ug/g；王春梅等采用背景校正法和干扰因子校正法，以 ICPAES 法直接测定铅锡焊料中锑，砷等 9 个中杂质元素；庞纪士采用 ICP-AES 法测定锂铝合金中常量的锂，铜，镁，锰；王英滨用 ICP-AES 法测定氧化锆制品中的 3%14%的 ；朱明等用23ICP-AES 法直接测定了热镀锌液中的铝，铁，镉，铅；凌礼照等用 ICP-AES 法测定
13、特殊钢中主成分及残余元素铝，钴，铬；胥成民等用 ICP-AES 法测定了氟石粉中 13 个杂质元素的含量；张桂广等用 ICP-AES 法测定了压铸锌合金中主，次和微量杂质元素。可以看出 ICP-AES法已经在冶金生产过程中各种物料的分析得到了广泛的应用。对于冶金环境的检测冶金生产中废水，废气，废料中有害元素的测定，ICP-AES 法也是非常有效的分析手段。随着ICP-AES 仪器制造技术的不断进步，近年来 ICP 的性价比不断优化，ICP-AES 分析法已经日益成为实验室的常规分析手段。在各种冶金产品的分析上，在痕量成分的分析上，在标准物质定值分析上以及稀土元素分析等方面越来越得到普遍的应用。
14、3.5.1 在钢铁合金产品常规分析中的应用从各方面搜集到应用报告及作者实际使用结果来看，钢铁合金产品中常见元素，如铁，镍，钴，铜，硅。锰，磷，硼，铬，铝，钛，锆，钨，钼，钒，铌，砷，碲，铋，锡，铅，钙，镁，锫。等的常规分析均可用 ICP 仪器直接测定。Ebdon 曾研究了冶金分析中，等离子体工作参数，炬管设计最佳化问题。随着 ICP 仪器的进步，商品仪器为适应多元素的测定，在优化 ICP 光源的发生器和炬管及进样系统的同时，采取适合于各个元素测定的折中方案来设置仪器的工作参数。在同一折中条件下，所有待测元素均可获得接近于最佳条件的分析结果。因此，应用 ICP 法进行钢铁合金样品的常规分析，操作
15、变得十分简单，不用反复设定每个元素的工作参数，即可在同一个工作条件下，用同一个溶液同时测定多个元素。测定这些元素的中 低含量（ 0.01%10%）是，测量精度完全达到冶金分析对产品质量监控的要求；含量在 1%20%时，分析精度与湿式化学法相同；含量小于或等于 1 时%，则可由于化学法。而且可以在同一溶液中，不管是使用同时型或顺时型仪器，或含量高低进可同时测定。可以方便的产用常规化学标准样品绘制工作曲线，谱线强度与含量成简单的线性关系，无需采用其他矫正方法，即可直接测定。含量高于 20%的元素，只要产用内标法消除物理化学因素的干扰，并用相近含量的控制样品进行单点校正，仍然可以达到与化学法相同的测
16、定精度和准确性，可以应用高合金样品的分析。钢铁合金中那些在火焰中难以原子化的元素（如铌，钙。钼，钛，锆）在石墨炉中易生成难分解碳化物的元素（如铌，钨等） ，采用 AAS 法很难测定，而且 ICP 法很容易测定。 。早期文献报道，仍为钢铁中微量硼，磷需要分离基体铁的干扰才能测定，而由于 ICP 性能的提高，现在产用高分辨率的仪器已可以直接测定。例如，使用高分辨率的中阶梯光栅仪器，不需分离铁，且不用扣除复杂背景，即可直接测定铁中低含量的硼，0.005%硼的测定精度 RSD 为 5%，测定下线可达0.0002%RSD 越 10%。测定钢种微量的磷，采用分辨率优于 0.010nm 的仪器，仅需采用仪器的软件功能即干扰系数校正法，消除铜，钼的谱线干扰，无需分离，也可以测定 0.005%的磷，RSD 约为 1
