Nd-Fe-B樣品中稀土元素和非稀土元素測試
研究報告
備注：
樣品來源于客戶演示樣品，要求測試樣品中的Pr、Nd、Dy、Ho、Al、B、Co、Cu、Ga，針對3臺儀器做了相關(guān)的譜線對比和數(shù)據(jù)對比。
一、樣品要求及前處理
共2個樣品，磁材。
二、實驗室準(zhǔn)備
2.1實驗室環(huán)境：22℃，相對濕度：30%；
2.2采用 Plasma 2000；
2.3氬氣純度≥99.999%；
2.4水：全部均以二次水為標(biāo)準(zhǔn)；
三、樣品測試
1試料
根據(jù)不同待測元素，試樣的稱樣量不同。
2測定次數(shù)
稱取2份試料進行平行測定，取其平均值。
3空白試驗
隨同試料做空白試驗。
4分析試液的制備
稱取樣品0.1000g，加入2mL HCl和0.2mLHNO3，置于120℃加熱板，待反應(yīng)完全后，冷卻定容至100mL 玻璃容量瓶中，備用，用于檢測B、Al、Cu、Co、Ga、Dy、Ho。
稱取樣品0.0100g，加入2mL HCl和0.2mLHNO3，置于120℃加熱板，待反應(yīng)完全后，冷卻定容至100mL 玻璃容量瓶中，備用，用于檢測Pr、Nd。
5配制校準(zhǔn)曲線溶液（%）
元素 S0 S1 S2 S3
基體0.07gFe和0.02gNd，2mL HCl和0.2mLHNO3 B、Al、Cu、Co、Ga、Dy、Ho 0 0.1% 0.5% 1%
基體0.007gFe，2mL HCl和0.2mLHNO3 Pr 0 4% 6% 8%
Nd 0 15% 20% 25%
6譜線選擇（%）
6.1 725儀器譜線選擇
元素 譜線 譜線選擇 線性
Nd 401.224、406.108、410.945、430.357 401.224的譜峰有明顯干擾，峰形明顯不是高斯峰，剔除 406.108譜峰有明顯干擾，峰形明顯不是高斯峰，剔除 430.357底部有明顯干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏高，剔除 終選擇410.945
譜線線性0.9999
Pr 406.281、410.072、422.293 406.281底部左側(cè)有明顯干擾，測試數(shù)據(jù)偏高，剔除 410.072和422.293兩條譜線無干擾且線性良好，都可以選擇
譜線線性0.9999
Al 396.152、308.215、237.312 396.152在低含量有明顯干擾，峰位不正，剔除 308.215存在明顯干擾，剔除 237.312峰形良好，選擇
譜線線性0.9999
B 208.889、208.956、249.678、249.772 249.772處，樣品存在明顯干擾，剔除
其余三條譜線正常
譜線線性0.9999
Co 228.615
、238.892 兩條譜線均可以使用，但是建議用228.615（信噪比高）
譜線線性0.9999
Cu 213.598、224.700、324.754、327.395 327.395底部右側(cè)有干擾峰，造成樣品測試結(jié)果偏高，剔除 213.598譜線正常，建議選用 224.700譜線左側(cè)底部有干擾，但樣品測試數(shù)據(jù)正常 324.754譜線底部左側(cè)有干擾，但樣品測試數(shù)據(jù)正常 譜線線性0.9999
Dy 340.780、353.171 340.780譜線正常，建議選用
353.171譜線在低含量段干擾較大，剔除
譜線線性0.9999
Ga 294.363、417.204 294.363譜線正常，建議選用
417.204譜線干擾較大，剔除
譜線線性0.9999
Ho 339.895、341.644、345.600 339.895底部左側(cè)有小干擾，對低含量影響較大，剔除 341.644譜線正常，建議選用
345.600底部左側(cè)有小干擾，對低含量影響較大，剔除
譜線線性0.9999
6.2 1000儀器譜線選擇
元素 譜線 譜線選擇 線性
Nd 401.224、406.108、410.945、430.357 401.224基本正常
406.108基本正常
430.357基本正常
410.945基本正常
譜線線性0.9999
Pr 406.281、410.072、417.939 417.939底部右側(cè)有明顯干擾，剔除
410.072和406.281兩條譜線無干擾且線性良好，都可以選
擇 但測試數(shù)據(jù)上看，406.281數(shù)據(jù)偏高，因此選擇410.072，譜線線性0.9999
Al 396.152、308.215、237.312 396.152底部有明顯干擾，剔除 308.215底部有明顯干擾，剔除
237.312峰形良好
譜線線性0.9999
B 208.889、208.956、249.678、249.772 249.772處，樣品存在明顯干擾，剔除 其余三條譜線正常
譜線線性0.9999
Co 238.636
、238.892 兩條譜線均可以使用，但是建議用238.636（信噪比高）
譜線線性0.9999
Cu 213.598、224.700、324.754、327.395 327.395底部左側(cè)有干擾峰，造成樣品測試結(jié)果偏高，剔除 213.598譜線正常，建議選用 224.700譜線左側(cè)底部有干擾，但樣品測試數(shù)據(jù)正常 324.754譜線底部左側(cè)有干擾，但樣品測試數(shù)據(jù)正常 譜線線性0.9999
Dy 353.171 353.171譜線在低含量段干擾較大，剔除
譜線線性0.9999
Ga 294.364、417.204 294.364譜線正常，建議選用
417.204譜線干擾較大，剔除
譜線線性0.9999
Ho 339.898、341.644、345.600 339.898底部左側(cè)有小干擾，對低含量影響較大，剔除 341.646譜線正常，建議選用
345.600底部左側(cè)有小干擾，對低含量影響較大，剔除 譜線線性0.9999
6.3 2000儀器譜線選擇
元素 譜線 譜線選擇 線性
Nd 401.224、406.108、410.945、430.357 401.224、406.108、430.357、410.945譜線干擾且線性良好，都可以選擇（由于有725做依據(jù)，懷疑是儀器分辨率較差導(dǎo)致譜線看不到干擾） 譜線線性0.9999
Pr 406.281、410.072、422.293 406.281、410.072和422.293譜線干擾且線性良好，都可以選擇（由于有725做依據(jù)，懷疑是儀器分辨率較差導(dǎo)致譜線看不到干擾） 譜線線性0.9999
Al 396.152、308.215、237.312 308.215存在明顯干擾，剔除
396.152、237.312峰形良好，選擇
譜線線性0.9999
B 208.889、208.956、249.678、249.772 249.772處，樣品存在明顯干擾，剔除
其余三條譜線正常
譜線線性0.9999
Co 228.615
、238.892 兩條譜線均可以使用
譜線線性0.9999
Cu 213.598、224.700、324.754、327.395 224.700底部右側(cè)有干擾峰，造成樣品測試結(jié)果偏高，剔除 213.598、327.395、324.754譜線正常，建議選用 譜線線性0.9999
Dy 340.780、353.171 340.780、353.171譜線正常，建議選用
譜線線性0.9999
Ga 294.364、417.204 294.364譜線正常，建議選用
417.204譜線干擾較大，剔除
譜線線性0.9999
Ho 339.895、341.644、345.600 339.895、341.644譜線正常，建議選用
345.600底部左側(cè)有小干擾，對低含量影響較大，剔除 譜線線性0.9999
7檢測結(jié)果（%）
725數(shù)據(jù)
元素 Pr Nd Al B Co Cu Ga Dy Ho
標(biāo)準(zhǔn)推薦譜線 440.884 445.157 237.312 208.889、208.956、249.773 228.615、237.862 324.754、327.395、224.700 294.363 387.212、340.780 341.646
譜線 nm 410.072 410.945 237.312 249.678 228.615 213.598 294.363 340.780 341.644
38SH A.V. 6.780 22.08 0.652 0.781 0.408 0.183 0.138 1.995 0.221
N48 A.V. 6.869 22.01 0.253 0.756 0.387 0.1339 0.131 無 無
1000數(shù)據(jù)
元素 Pr Nd Al B Co Cu Ga Dy Ho
譜線 nm 410.072 406.281 430.358 410.946 406.109 401.225 237.312 249.678 238.636 213.598 294.364 353.170 341.644
38SH 1 6.83 6.82 22.57 21.69 22.54 22.41 0.862 1.003 0.610 0.221 0.198 2.572 0.283
2 6.89 7.10 22.49 21.83 22.67 22.48 0.857 1.004 0.629 0.232 0.197 2.578 0.290
A.V. 6.86 6.96 22.53 21.76 22.61 22.45 0.860 1.004 0.620 0.226 0.198 2.575 0.287
N48 1 7.58 7.15 23.09 22.36 22.66 22.96 0.361 0.997 0.616 0.178 0.199 無 無
2 7.52 7.15 23.53 22.37 22.58 22.48 0.360 0.982 0.603 0.167 0.191 無 無
A.V. 7.55 7.15 23.32 22.37 22.62 22.72 0.361 0.989 0.609 0.173 0.195 無 無
2000數(shù)據(jù)
元素 Pr Nd Al B Co Cu Ga Dy Ho
譜線 nm 406.281 410.072 430.358 401.225 237.312 249.678 238.892 324.754 294.364 340.716 341.646
38SH 1 6.78 6.77 21.80 21.84 0.818 0.991 0.516 0.233 0.144 2.468 0.295
2 6.80 6.79 21.85 21.89 0.822 0.997 0.524 0.235 0.147 2.467 0.298
A.V. 6.79 6.78 21.83 21.86 0.820 0.994 0.520 0.234 0.146 2.468 0.296
N48 1 7.25 7.23 23.07 23.06 0.288 0.963 0.496 0.178 0.128 無 無
2 7.44 7.37 23.03 23.16 0.280 0.957 0.492 0.176 0.126 無 無
A.V. 7.35 7.30 23.05 23.11 0.284 0.960 0.494 0.177 0.127 無 無
反測 8—8.04 8—7.9565 25—24.97 25—25.05 0.5—0.533 0.5—0.512 0.5—0.499 0.5—0.497 0.5—0.516 0.5—0.521 0.5—0.524

電感耦等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP—AES)主要用于液體試樣(包括經(jīng)化學(xué)處理能轉(zhuǎn)變成溶液的固體試樣)中金屬元素和部分非金屬元素的定量分析。將樣品溶液以氣溶膠形式導(dǎo)入等離子體炬焰中，樣品被蒸發(fā)和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征波長的光。經(jīng)分光系統(tǒng)分光后，其譜線強度由光電元件接受并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖挥涗?。根?jù)元素濃度與譜線強度的關(guān)系，測定樣品中各相應(yīng)元素的含量。
應(yīng)用領(lǐng)域
可用于地質(zhì)、冶金、稀土及磁材料、環(huán)境、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物、海洋、石油、化工新型材料、核工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品商檢、水質(zhì)等各領(lǐng)域及學(xué)科的樣品分析?？梢钥焖?、準(zhǔn)確地檢測從微量到常量約70種元素。
儀器原理 Principle
Plasma電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀系統(tǒng)由光譜儀主機和一套PC機組成。整個儀器可以分為進樣系統(tǒng)、高頻發(fā)生系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、檢測控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
其工作原理是：待測試樣經(jīng)噴霧器形成氣溶膠進入石英炬管等離子體中心通道，經(jīng)過光源加熱激發(fā)所輻射出光，經(jīng)光柵衍射分光，通過步進電機轉(zhuǎn)動光柵，將元素的特征譜線準(zhǔn)確定位于出口狹縫處，光電倍增管將該譜線光強轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏?，再?jīng)電路處理，由計算機進行數(shù)據(jù)處理來確定元素的含量。
）分析流程全自動化控制，實現(xiàn)軟件點火、氣路智能控制功能；
2) 輸出功率自動匹配調(diào)諧，功率參數(shù)程序設(shè)定；
3) 優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)，先進的控制系統(tǒng)，保證峰位定位準(zhǔn)確，信背比優(yōu)良；
4）極小的基體效應(yīng)；
5）測量范圍寬， 超微量到常量的分析,動態(tài)線性范圍5—6個數(shù)量級；
6）檢出限低，大多數(shù)元素的檢出限可達ppb級；
7）良好的測量精度，穩(wěn)定性相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤1.5%（5ppm），優(yōu)于國家A級標(biāo)準(zhǔn)（JJG768-2005）；
8）功能強大、友好的人機界面分析軟件,可在測定過程中，進行數(shù)據(jù)處理，方法編制和結(jié)果分析，是真正的多任務(wù)工作軟件；該軟件數(shù)據(jù)處理功能強大，提供了多種方法，如內(nèi)標(biāo)校正、IECS和QC監(jiān)測功能等，可獲得的背景扣除點以消除干擾；對輸出數(shù)據(jù)可直接打印或自動生成Excel格式的結(jié)果報告.
技術(shù)參數(shù) Parameters
分光系統(tǒng)
光路形式：Czerny-Turner型
光柵類型：離子刻蝕全息平面光柵
刻線密度：3600g/mm
步進電機小驅(qū)動步距：0.0004n
光室恒溫：(30± 0.2)℃
分辨率：不大于0.008nm
出射、入射狹縫寬度：20μm
光室沖氬或氮（流量可調(diào)）
高頻發(fā)生器
震蕩頻率：40.68MHz
震蕩類型:自激式
功率穩(wěn)定度：0.1%（長期25 ℃典型值）
工作線圈：3圈空心銅管外套聚四氟乙烯管
進樣系統(tǒng)
進樣方式：蠕動泵進樣
配有多種霧室（旋流霧室、雙筒霧室和耐氫氟酸霧室）
霧化器：同心霧化器
工作環(huán)境
儀器室內(nèi)無腐蝕性氣體；
空中的塵埃粒子須保持。
室內(nèi)溫度18℃～26℃；
室溫應(yīng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，
溫度變化率應(yīng)小于1℃/h
相對濕度不大于70％。
尺寸和重量
儀器室內(nèi)無腐蝕性氣體；
空中的塵埃粒子須保持。
室內(nèi)溫度18℃～26℃；
室溫應(yīng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，
溫度變化率應(yīng)小于1℃/h
相對濕度不大于70％。

Plasma 2000測定稀土鑭鈰合金中La、Ce、Fe元素
稀土儲氫合金具有高容量，可大功率充放電，循環(huán)壽命長，無污染等特點，是鎳氫電池負極的主要材料。其原料之一的鑭鈰合金在實際工藝過程中卻無法完全控制其產(chǎn)出LaCe比例，需對產(chǎn)品進行檢測分類，用以確定稀土鑭鈰合金中的鑭鈰配分，同時其雜質(zhì)Fe含量會對產(chǎn)品性能產(chǎn)生較大影響。因此測定稀土鑭鈰合金中鑭鈰含量具有重要意義。
使用儀器：鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
儀器特點：
觀測方式：徑向觀測
分光系統(tǒng)：中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，全譜瞬態(tài)直讀
檢測器：大面積背照式CCD芯片，高紫外檢出效率，寬動態(tài)范圍
光源：高效固態(tài)射頻發(fā)生器，小體積高效率
Plasma 2000工作條件
載氣流量（L/min） 輔助氣流量（L/min） 冷卻氣流量（L/min）
0.6 0.5 13.5
RF功率（W） 曝光時間（s） 蠕動泵轉(zhuǎn)速（rpm）
1250 8 20
實驗方法
稱取0.1g稀土鑭鈰合金，加入5ml鹽酸，200℃下加熱溶解樣品，溶解完全后待樣品冷卻后取出，定容至100ml容量瓶待測。
分析譜線的選擇
表2 Plasma 2000譜線選擇
元素 La Ce Fe
譜線（nm） 333.749 446.021 259.940
標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家鋼鐵材料測試中心，1000μg/mL）
氧化鑭，La2O3/REO>99.999%;
氧化鈰，CeO2/REO>99.99%。
配制曲線濃度如表3 ，線性相關(guān)系數(shù)大于0.9995。其線形見下圖
表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度（%）
元素名稱 標(biāo)準(zhǔn)1 標(biāo)準(zhǔn)2 標(biāo)準(zhǔn)2 標(biāo)準(zhǔn)3 標(biāo)準(zhǔn)4
La 14.58 21.87 29.16 36.45 43.73
Ce 40.22 48.26 56.30 64.34 72.39
Fe 0.01 0.05 0.1 0.5
La 校準(zhǔn)曲線
Ce 校準(zhǔn)曲線
Fe 校準(zhǔn)曲線
方法精密度
本次實驗共3個樣品，標(biāo)號分別為1#、2#、3#。采用循環(huán)測樣方式，即順序測試1#、2#、3#，循環(huán)11次測定，實驗兼顧長期穩(wěn)定性與短期穩(wěn)定性。其中La、Ce含量為配分含量，F(xiàn)e含量為原始百分含量。
表4 1#樣品實際樣品分析結(jié)果（%）
元素 11次測定值 平均值 RSD
La 41.96/41.83/41.84/41.85/41.74/41.97/41.65/41.67/41.78/41.58/41.53 41.76 0.33
Ce 58.02/58.15/58.14/58.13/58.24/58.01/58.33/58.31/58.20/58.40/58.45 58.22 0.24
Fe 0.1856/0.1876/0.1856/0.1867/0.1855/0.1866/0.1869/0.1849/0.1862/ 0.1888/0.1865 0.1864 0.56
2#樣品實際樣品分析結(jié)果（%）
元素 11次測定值 平均值 RSD
La 34.00/33.98/34.13/33.98/34.01/33.98/33.89/33.64/33.78/33.67/33.64 33.88 0.48
Ce 65.98/66.00/65.85/66.00/65.97/66.00/66.09/66.34/66.20/66.31/66.34 66.10 0.25
Fe 0.1290/0.1292/0.1292/0.1269/0.1287/0.1285/0.1296/0.1266/0.1282/ 0.1261/0.1266 0.1281 0.94
3#樣品實際樣品分析結(jié)果（%）
元素 11次測定值 平均值 RSD
La 32.40/32.32/32.35/32.34/32.37/32.18/32.20/32.34/32.23/31.98/31.97 32.24 0.44
Ce 67.58/67.66/67.63/67.64/67.61/67.80/67.78/67.64/67.75/68.00/68.01 67.74 0.21
Fe 0.1607/0.1612/0.1615/0.1580/0.1612/0.1604/0.1609/0.1606/0.1605/ 0.1573/0.1590 0.1601 0.83
結(jié)論
本方法采用Plasma 2000測定稀土鑭鈰合金中La、Ce、Fe含量，采用一次溶樣方法可同時測定高含量La、Ce金屬配分含量及低含量雜質(zhì)元素Fe的含量，其鑭鈰配分含量11次測定穩(wěn)定性RSD為0.21%-0.48%，F(xiàn)e含量11次測定穩(wěn)定性RSD為0.56-0.94%之間。其穩(wěn)定性好，適用于稀土鑭鈰合金中La、Ce、Fe含量的測定。

國產(chǎn)單道掃描ICP-AES發(fā)射光譜儀直接測定鐠釹鏑合金中的非稀土雜質(zhì)
摘要：通過選擇合適的分析譜線和基體匹配與背景扣除法進行干擾校正，研究建立了國產(chǎn)單道掃描ICP光譜儀直接測定鐠釹鏑合金中的非稀土元素Al、Ca、Fe、Mg和Si的方法。結(jié)果表明，應(yīng)用本法對客戶的三個樣品進行檢測，測定結(jié)果與參考值一致。本法可用于鐠釹鏑合金中非稀土雜質(zhì)元素的檢測。
關(guān)鍵詞：ICP-AES；鐠釹鏑合金；非稀土元素
鐠釹鏑合金是高性能釹鐵硼材料的主要原料之一，準(zhǔn)確測定其中各元素的含量十分必要。ICP-AES以其檢出限低，精密度好，動態(tài)范圍寬，分析速度快等優(yōu)點在分析領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。本文研究使用國產(chǎn)單道掃描ICP-AES發(fā)射光譜儀直接測定鐠釹鏑合金中的Al、Ca、Fe、Mg和Si等非稀土元素的方法，并對客戶委托的樣品進行了測試，獲得滿意結(jié)果，本法具有一定的實用價值。
1 實驗部分
1.1 儀器及參數(shù)
Plasma1000單道掃描電感耦合等離子體光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)有限公司）；高純氬（純度≥99.999%），光柵為3600條/mm。參數(shù)設(shè)置：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 L/min，蠕動泵泵速20 rpm，觀測高度距功率圈上方12 mm，同軸玻璃氣動霧化器，進口旋轉(zhuǎn)霧室，三層同軸石英炬管，中心管2.0 mm。
1.2 試劑
鹽酸，ρ≈1.18 g/ml，優(yōu)級純，北京化工廠；硝酸,ρ≈1.42 g/ml,優(yōu)級純，北京化工廠；Al、Ca、Fe、和Mg的標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為1000 μg/ml，Si的標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度均為500 μg/ml，國家鋼鐵材料測試中心；所用溶液用水均為二次去離子水。
1.3 樣品處理
稱取2.5 g試料，精確至0.0001 g。置于250 ml燒杯中，加20 ml王水，低溫加熱至溶解完全，