Plasma2000測定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P
關鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，非晶材料，鋼鐵，全譜瞬態(tài)直讀
非晶合金(俗稱金屬玻璃)是一種兼有液體和固體、金屬和玻璃特征的金屬合金材料，因而具有獨特而優(yōu)異的性能，如高強度、高韌性、高硬度、極高抗腐蝕以及軟磁特性等，是一類極具發(fā)展前途的新型金屬材料。常見的非晶有鐵基非晶、鈷基非晶、鐵鎳基非晶、鈷鎳基非晶及納米非晶等。新型非晶合金是靠成分的調整來抑制晶態(tài)相的形成和長大，從而得到很強的非晶形成能力，準確測定非晶材料中的成分含量非常重要。本實驗采用混酸溶樣，使用鋼研納克生產的ICP-OES發(fā)射光譜儀準確測定了鐵基非晶材料中的B、Cr、Mn、Nb、P等元素。
儀器特點
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點如下：
高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
大面積背照式CCD芯片，寬動態(tài)范圍；
中階梯光柵與棱鏡交叉色散結構，體積小巧；
多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
Plasma 2000型ICP-OES光譜儀
樣品前處理
儀器參數
儀器工作參數
儀器工作參數 設定值 儀器工作參數 設定值
射頻功率／W 1250 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進樣時間/s 25
典型元素譜線
光譜掃描后，根據樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。其典型譜線見下圖及下表。
標樣 濃度% 測定值% 偏差
空白 0 --- ---
標準1 0.5 0.5092 -0.0092
標準2 1 1.0081 -0.0084
標準3 3 2.9710 0.0290
標準4 5 5.0148 -0.0148
標樣 濃度% 測定值% 偏差
空白 0 -0.0062 0.0062
標準1 0.5 0.5095 -0.0095
標準2 1 1.0061 -0.0061
標準3 3 2.9818 0.0182
標準4 5 5.0087 -0.0087
標樣 濃度% 測定值% 偏差
空白 0 -0.0011 0.0011
標準1 0.05 0.0505 -0.0005
標準2 0.1 0.1010 -0.0010
標準3 0.3 0.2996 0.0004
標樣 濃度% 測定值% 偏差
空白 0 0.0038 -0.0038
標準1 0.5 0.5072 -0.0072
標準2 1 1.0055 -0.0055
標準3 3 2.9633 0.0367
標準4 5 5.0202 -0.0202
標樣 濃度% 測定值% 偏差
空白 0 -0.0096 0.0096
標準1 0.5 0.4966 0.0034
標準2 1 1.0169 -0.0169
標準3 3 2.9980 0.0020
標準4 5 4.9982 0.0018
準確度及方法回收率
按照實驗方法測定樣品，并進行加標回收試驗，結果見下表
各元素的加標回收實驗 %
元素 測定值 加入量 測定總值 回收率%
B 2.87 4.0 6.82 98.8
Cr 1.03 4.0 4.84 95.3
Mn 0.13 0.2 0.33 100.0
Nb 3.31 4.0 7.27 99.0
P 2.44 4.0 6.24 95.0
穩(wěn)定性
對實際樣品連續(xù)測定11次，計算其平均值及穩(wěn)定性RSD%
各元素穩(wěn)定性 %
元素 11次測定值 平均值 RSD
B 2.81/2.92/2.87/2.90/2.86/2.84/2.75/2.93/2.89/2.88/2.92 2.87 1.83
Cr 1.01/1.05/1.04/1.03/1.03/1.02/0.99/1.06/1.03/1.04/1.05 1.03 1.86
Mn 0.13/0.13/0.13/0.13/0.13/0.13/0.13/0.13/0.14/0.13/0.13 0.13 1.57
Nb 3.20/3.34/3.30/3.25/3.27/3.25/3.36/3.39/3.34/3.30/3.37 3.31 1.70
P 2.47/2.47/2.45/2.44/2.40/2.39/2.39/2.49/2.47/2.43/2.44 2.44 1.39
方法檢出限
在該方法選定條件下，對鐵基體空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標準偏差計算方法中各待測元素的測定下限，該測定下限完全滿足鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P元素的分析。
各元素的線性回歸方程和檢出限
元素 譜線nm 檢出限% 測定下限%
B 249.773 0.0231 0.0770
Cr 267.716 0.0048 0.0160
Mn 257.710 0.0003 0.0010
Nb 309.418 0.0129 0.0430
P 213.618 0.0183 0.0610
結論
Plasma 2000光譜儀對非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素進行測定，穩(wěn)定性較好，RSD%(n=11)在1.39%-1.86%之間，檢出限在0.00035-0.0231%之間，回收率在95.0-100.0%之間，準確性好。Plasma 2000能夠快速、準確、可靠的測定鐵基非晶材料中B、Cr、Mn、Nb、P等元素。

Plasma 1000測定大米中的19種主量微量無機元素
前言
大米中除了含Mg、Fe、Zn、Se、Cu、Mn、Ca、K、Na等有益的無機元素外，同時還可能含有Cd、Pb、Hg等重金屬元素，這些有害元素主要來源于工業(yè)和礦廠對土壤和水的污染。2007年的調查結果發(fā)現，全國六個地區(qū)(華東、東北、華中、西南、華南和華北)的縣級以上市場隨機采購的91個大米樣品，有10%左右的樣品中Cd的含量超標。大米中無機元素的檢測，國標方法以光度法、原子吸收和原子熒光為主，這些方法在應對大米中多元素檢測時比較費時，而一般的發(fā)射光譜法雖然可以解決多元素同時測定的問題，但由于食品中重金屬含量較低，靈敏度滿足不了需求。
鋼研納克公司生產的高分辨率順序掃描型ICP-AES光譜儀具有靈敏度高、檢出限低、多元素同時測定的特點，采用Plasma 1000型順序掃描光譜儀測定了大米中的17種主量及微量元素，測定結果與參考值一致。
實驗
本實驗對GBW 10044(GSB-22 四川大米)、GBW 10045(GSB-23 湖南大米)國家標準物質進行了測定。
樣品前處理
準確稱取2.000g試樣，加硝酸5mL，雙氧水2mL，低溫（80℃）預消解樣品，待樣品激烈反應完后，補加5mL硝酸，放入微波爐中，180℃消解15min，25mL容量瓶定容。
儀器
Plasma1000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀簡稱ICP-AES，是我公司推出的單道順序掃描光譜儀，本應用報告的所有測量結果均來自這種ICP光譜儀。相對于由中階梯光柵分光系統(tǒng)和固體檢測器組成的ICP光譜儀(即全譜儀)，單道順序掃描光譜儀具有更低的檢出限，更高的分辨率和靈敏度，極小的基體效應，同時此儀器配備功能強大界面友好的分析軟件，友好的人機界面，強大的數據處理功能，對輸出數據可隨機打印,也可自動生成Excel格式的結果報告。儀器的工作參數見表1：
表1 Plasma 1000 ICP-AES操作參數
儀器參數 數值
功率 1.15 Kw
冷卻氣流量 18.0 L/min
輔助氣流量 0.8 L/min
載氣流量 0.2 MPa
蠕動泵泵速 20 rpm
觀測高度 12 mm
分析結果
方法的檢出限：
由消解空白的3倍標準偏差測定方法的檢出限，選擇的分析波長和方法的檢出限見表2。
表2 Plasma 1000 ICP-AES元素波長及方法的檢出限（μg/g）
大米樣品分析
對GBW 10044(GSB-22 四川大米)、GBW 10045(GSB-23 湖南大米)標準樣品中19種主量、微量、痕量元素進行分析，分析結果見表3，結果表明，大部分元素分析結果與標準樣品參考值一致，說明此方法準確、可靠。
元素 波長/nm 檢出限（μg/g） 元素 波長/nm 檢出限（μg/g）
Cd 214.438 0.01 Fe 259.940 0.03
Zn 206.200 0.02 Cu 224.700 0.02
Cr 267.716 0.002 Ba 455.403 0.04
Pb 220.353 0.1 Sr 407.771 0.004
Y 371.030 0.004 Al 394.401 0.05
Mo 202.030 0.08 P 213.618 0.5
Rb 421.556 0.004 Mg 279.553 0.04
B 249.678 0.008 Ca 393.366 0.002
Ni 231.604 0.002 Hg 214.438 0.01
Mn 257.610 0.006
大米中19種元素檢測結果及對照
元素及波長 Cd214.438 Zn206.200 Cr267.716 Pb220.353 Y371.030
四川大米（μg/g） 0.019 14.8 0.17 0.10 0.21
參考值及不確定度（μg/g） 0.018（0.002） 14.6(0.6) 0.17(0.05) 0.09（0.03） 0.22(0.05)
湖南大米（μg/g） 0.19 14.4 0.15 0.09 0.20
參考值及不確定度（μg/g） 0.19（0.02） 14.4(0.8) 0.14 0.07(0.02) 0.20(0.03)
元素及波長 Mo202.030 Rb421.556 B208.893 Ni231.604 Mn257.610
四川大米（μg/g） 0.62 0.28 1.04 0.22 11.3
參考值（μg/g） 0.61（0.03） 0.29(0.06) 1.06（0.08） 0.21（0.06） 11.5（0.5）
湖南大米（（μg/g）） 0.886 4.20 0.51 0.31 8.7
參考值及不確定度（μg/g） 0.89（0.06） 4.0(0.3) 0.58（0.13） 0.31（0.04） 9.0（0.4）
元素及波長 Fe238.204 Cu224.700 Ba233.527 Sr421.600 Al394.401
四川大米（μg/g） 13.2 2.50 0.77 0.28 <0.05
參考值及不確定度（μg/g） 14.4(2.0) 2.6(0.1) 0.75(0.09) 0.29(0.05) -
湖南大米（（μg/g） 6.0 2.43 0.48 0.18 <0.05
參考值及不確定度（μg/g） 6.3(2.0) 2.4(0.2) 0.50 (0.08) 0.16(0.03) -
元素及波長 P213.618 Mg279.553 Ca393.366 Hg214.438
四川大米 1.7 0.53 0.14 <0.01
參考值及不確定度（mg/g） 1.6(0.1) 0.53(0.02) 0.13(0.02) -
湖南大米 1.1 0.25 0.11 <0.01
參考值及不確定度（mg/g） 1.0(0.1) 0.25(0.01) 0.10(0.01) -
6 結論
納克生產的高分辨率順序掃描ICP光譜儀，相對于中階梯光柵和固體檢測器相結合的全譜儀，具有更低的檢出限，更高的分辨率和靈敏度，極小的基體效應，用于分析食品中的痕量、超痕量元素極具優(yōu)勢。
本方法通過簡單、快速的硝酸、雙氧水消解，使用納克的Plasma 1000對大米中的無機元素Cd、Zn、Cr、Pb、Y、Mo、Rb、B、Ni、Mn、Fe、Cu、Ba、Sr、Al、P、Mg、Sn、Ca、Hg等進行了分析，各元素的測定值與標準值基本吻合，對于快速檢測大米中的無機元素具有重要意義。

Plasma 2000型ICP-OES日常維護須知
1、儀器正常使用對實驗室有哪些要求？
（1）環(huán)境溫濕度：溫度18℃~24℃，相對濕度≤70%，配空調機（功率≥3P）。
（2）環(huán)境要求：儀器需要防塵。儀器室應與前處理室隔離，并保持儀器室清潔衛(wèi)生。
（3）儀器用電：220V，要求導線為10mm2銅線，且安裝≥32A的漏電保護開關。
（4）接地要求：獨立地線，接地電阻小于4Ω。地線與電源零線間電壓≤3伏特。
（5）排風要求：大于400立方米/小時。
2、儀器正常使用是否需要預熱？
（1）初次上電：儀器需要預熱4小時，以保證儀器內部溫度完全穩(wěn)定。
（2）常規(guī)使用：儀器點火后預熱10分鐘即可使用。
如果儀器每天都要使用，推薦保持儀器主機電源的供電，以保證內部溫度持續(xù)穩(wěn)定。
3、儀器點火困難怎么辦？
（1）儀器點火難易與炬管箱中的濕度有關，梅雨季節(jié)或空氣濕度大時較難點火。如有水汽冷凝在工作線圈和炬管上甚至會發(fā)生放電、打火，所以點火前一定要確定感應線圈沒有凝結水，濕度大時要開除濕器除濕。
（2）儀器點火困難與炬管的位置也有關系，稍微調整一下炬管的高度會有改善。
（3）儀器點火困難與氬的純度有關，氬不純或含水氣會導致點火困難。
5、儀器正常使用中哪些配件需要維護？
（1）儀器長期使用后炬管頭會變黑，要定期用熱的稀酸浸泡數小時，用水清洗干凈，徹底干燥后使用。
（2）霧化器極易被沉淀等顆粒阻塞，儀器不允許帶沉淀或者進樣過程產生沉淀測試。
（3）定期更換蠕動泵管，更換周期一般為三個月，具體根據管彈性及管內顆粒情況定，以免影響數據精度。
（4）循環(huán)冷卻水箱必須使用純凈水，三個月至半年更換一次，以免結水垢和長綠藻。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定嬰幼兒輔食中Ca，Cu，Mg，Mn，Na，P，Zn的含量
鋼研納克檢測技術股份有限公司，北京 100094
摘 要： 采用硝酸和雙氧水，于微波消解法條件下200℃溶解樣品，選擇Ca315.887nm，Cu327.395nm，Mg279.553nm，Mn257.610nm，Na589.592nm，P213.618nm，Zn213.857nm為分析線，使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-OES）測定嬰幼兒輔食中Ca，Cu，Mg，Mn，Na，P，Zn含量。各元素校準曲線線性相關系數r為0.9995-0.9999，線性關系良好；方法中各個元素測定下限為0.13ug/g-98.3ug/g之間，回收率為89.73%-102.57%之間。
關鍵詞： 嬰幼兒輔食，微波消解，元素測定
嬰幼兒輔食是一類添加適量營養(yǎng)成分以補充嬰幼兒營養(yǎng)的輔助食品，主要用于補充嬰幼兒身體成長所需的必須營養(yǎng)物質。其礦物成分或營養(yǎng)成分含量有嚴格的限定，因此檢測嬰幼兒輔食中的營養(yǎng)成分或礦物質元素含量非常重要。
1 實驗部分
1.1 主要儀器及工作參數
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術有限公司）；高純氬氣（純度不小于99.999%），具體工作參數見表1
表1 ICP光譜儀器主要工作參數
儀器工作參數 設定值 儀器工作參數 設定值
射頻功率／W 1200 輔助氣流速／L·min-1 2
冷卻氣流速／L·min-1 15 蠕動泵轉速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.6 進樣時間/s 25
1.2 試劑
Ca，Cu，Mg，Mn，Na，P，Zn單元素標準儲備溶液（國家鋼鐵材料測試中心）：1000 μg/mL；
硝酸（ρ約為1.42 g/mL），優(yōu)級純；雙氧水，優(yōu)級純；
實驗用水均為二次去離子水。
1.3 樣品處理
準確稱取0.5 g（精確至0.0001 g）試樣，放入聚四氟乙烯微波消解罐中。等樣品完全冷卻至室溫后，轉移樣品至50mL容量瓶中。定容搖勻待測，部分元素稀釋10倍。隨同做空白試驗。
1.4 標準溶液系列的配制
取5個100 mL容量瓶，分別加入各待測元素的標準溶液，補加12mL硝酸，定容，搖勻。此標準溶液系列中各元素含量見表2。
2 結果與討論
2.1分析線
根據樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。各元素的分析譜線干擾情況見圖1-9，分析譜線見表4。
圖1 Ca的譜線選擇及背景扣除
Fig.1 Spectral line selection and background subtraction of Ca
圖2 P的譜線選擇及背景扣除
Fig.2 Spectral line selection and background subtraction of P
圖3 Mg的譜線選擇及背景扣除
Fig.3 Spectral line selection and background subtraction of Mg
圖4 Cu的譜線選擇及背景扣除
Fig.4 Spectral line selection and background subtraction of Cu
圖5 Mn的譜線選擇及背景扣除
Fig.5 Spectral line selection and background subtraction of Mn
圖6 Na 的譜線選擇及背景扣除
Fig.6 Spectral line selection and background subtraction of Na
圖7 Zn的譜線選擇及背景扣除
Fig.7 Spectral line selection and background subtraction of Zn
表4 各元素分析線
Table 4 Spectral lines of each element nm
元素
Elemnet Ca P Mg Cu Mn Na Zn
波長
Wavelength 315.887 214.914 279.553 327.395 257.610 589.592 213.857
2.2 校準曲線和檢出限
按照儀器設定的工作條件對標準溶液系列進行測定，以待測元素質量濃度為橫坐標，發(fā)射強度為縱坐標，繪制校準曲線，結果見表5。在儀器工作條件下對標準溶液系列的空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標準偏差計算方法中各待測元素的測定下限，結果見表5。
表5 各元素的線性回歸方程和檢出限
Table4 Linear regression equation of each element and detection limit
元素
Elements 線性范圍
Linear range/(?g/mL) 相關系數
Correlation coefficient 檢出限
Detection limit/(ug/g)
Ca 0-12 0.9999 24.3
P 0-12 0.9997 98.3
Mg 0-12 0.9999 3.9
Cu 0-1.2 0.9995 2.3
Mn 0-1.2 0.9997 0.13
Na 0-1.2 0.9997 10.6
Zn 0-1.2 0.9999 0.51
3 樣品分析
3.1 精密度和回收率試驗
按照實驗方法測定米粉樣品中Ca，Cu，Mg，Mn，Na，P，Zn，并進行加標回收試驗，結果見表5。
表6 微波消解法精密度和回收率試驗
Table 6 Precision and recovery test
元素
Element 測定值
Found/（μg/g） 加入量
Added/（μg/g） 測定總值
Total found/（μg/g） 回收率
Recovery/%
Ca 4293.45 5000 9370.52 101.54
P 3009.25 5000 7949.79 98.81
Mg 323.80 500 772.42 89.73
Cu 2.71 10 12.20 94.94
Mn 6.08 10 15.92 98.33
Na 25.80 50 77.09 102.57
Zn 43.49 50 97.94 94.92
3.2 實驗結果
采用奶粉標樣(GBW10017)測定，結果見表7
表7
元素
Element 測定值
Found/（μg/g） 標定值
certified value/（μg/g）
Ca 9400±300 9802
P 7600±300 7637
Mg 960±70 878
Cu 0.51±0.13 <5
Mn 0.51±0.17 0.38
Na 4700±300 4912
Zn 34±2 34.38
3.3 實驗結果
采用微波消解法對樣品進行測試，測定結果見表8。
表8 工業(yè)硅樣品測定結果
Table8 Determination results of sample