三氧化二鎵實(shí)驗(yàn)報(bào)告-質(zhì)譜

中國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定高純?nèi)趸壆a(chǎn)品中雜質(zhì)含量》實(shí)驗(yàn)報(bào)告(預(yù)審稿)峨嵋半導(dǎo)體材料有限公司二零一二年九月高純?nèi)趸壷泻哿侩s質(zhì)元素的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定99.9999%以上高純?nèi)趸壷锈c、鎂、鈣、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鎳、鈷、銅、鋅、錫、鉛、銦15種痕量元素的測試方法。測定范圍見表1.表1測定范圍元素測定范圍(w/%)Na0.01×10-4~0.40×10-4Mg0.01×10-4~0.40×10-4Ca0.01×10-4~0.40×10-4Cr0.01×10-4~0.40×10-4Mn0.01×10-4~0.40×10-4Fe0.01×10-4~0.40×10-4Co0.01×10-4~0.40×10-4Ni0.01×10-4~0.40×10-4Cu0.01×10-4~0.40×10-4Zn0.01×10-4~0.40×10-4Sn0.01×10-4~0.40×10-4In0.01×10-4~0.40×10-4Pb0.01×10-4~0.40×10-4Ti0.01×10-4~0.40×10-4V0.01×10-4~0.40×10-4方法原理試料經(jīng)混酸溶解，制備成待測溶液后用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測，獲得待測元素質(zhì)量數(shù)信號。以雜質(zhì)元素的質(zhì)量數(shù)的信號強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，雜質(zhì)元素的濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)加入法工作曲線，進(jìn)而計(jì)算測得樣品中待測元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。儀器參數(shù)3.1電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：質(zhì)量分辨率優(yōu)于（0.8±0.1）amu3.2按照被測同位素?zé)o干擾、豐度高的原則，待測元素同位素見表2。表2同位素質(zhì)量數(shù)的選定元素測定同位素的質(zhì)量數(shù)元素測定同位素的質(zhì)量數(shù)鈉鎂鈣鉻錳鉛鈦釩23244452552084751鐵鈷鎳銅鋅錫銦5659586364118115試劑和材料除非另有說明，在分析中所使用的水均為去離子水，電阻率不小于18.0MΩ。4.1硝酸，由fisher公司提供。Optima級（超純硝酸，總雜質(zhì)含量≤1ng/ml）。4.2鹽酸，優(yōu)級純。4.3標(biāo)準(zhǔn)液：4.3.1多元素混合標(biāo)準(zhǔn)：MERCK公司生產(chǎn)的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)液4.3.2Ti標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000μg/mL)由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供，體積分?jǐn)?shù)為2%HNO3介質(zhì)。4.2.3V標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000μg/mL)由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供，體積分?jǐn)?shù)為2%HNO3介質(zhì)。4.2.3Sn標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000μg/mL)由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供，體積分?jǐn)?shù)為2%HNO3介質(zhì)。4.4混合標(biāo)準(zhǔn)液的配置：分別移取0.01mL的混合標(biāo)準(zhǔn)液（3.3.1）、Ti標(biāo)準(zhǔn)溶液(3.3.2)、Sn標(biāo)準(zhǔn)溶液（3.3.3）于100mL的容量瓶，稀釋至刻度，此時(shí)混合標(biāo)準(zhǔn)液含各待測雜質(zhì)元素的濃度為0.1ug/mL。5.1試料稱取0.1g試樣（精確至0.0001g）于50mL燒杯中。5.2測定次數(shù)獨(dú)立的進(jìn)行兩次測定，取其平均值。5.3樣品的消解將試料（5.1）于干燥的坩堝中，依次加入1.0mL去離子水，1.0mL硝酸，1.0mL鹽酸混勻后置于110℃的電熱板上加熱消解，待反應(yīng)完全以后取下坩堝冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至50mL的容量瓶，用水定容，混勻待測。5.4工作曲線的繪制5.4.1按（5.3）步驟稱取高純?nèi)趸墭悠分苽涑尚?zhǔn)溶液，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為S1。5.4.2完成檢測的S1校準(zhǔn)溶液中加入25uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50mL.在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，對應(yīng)的校準(zhǔn)溶液編號為S2。5.4.3完成檢測的S2校準(zhǔn)溶液中加入25uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50mL.在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，對應(yīng)的校準(zhǔn)溶液編號為S3。5.4.4完成檢測的S3校準(zhǔn)溶液中加入50uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50mL.在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，對應(yīng)的校準(zhǔn)溶液編號為S4。5.4.5完成檢測的S4校準(zhǔn)溶液中加入100uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50mL.在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，對應(yīng)的校準(zhǔn)溶液編號為S5。5.4.6完成檢測的S4校準(zhǔn)溶液中加入100uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50mL.在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，對應(yīng)的校準(zhǔn)溶液編號為S5.按照表3填寫記錄。表3：標(biāo)準(zhǔn)曲線記錄表編號加入標(biāo)準(zhǔn)溶液加入水補(bǔ)足校準(zhǔn)溶液編號濃度約0uL50mLS10ng/mLS125uL50mLS20.05ng/mLS225uL50mLS30.10ng/mLS350uL50mLS40.20ng/mLS4100uL50mLS50.40ng/mLS5200uL50mLS50.80ng/mL5.4.7以S1，S2,S3,S4,S5校準(zhǔn)溶液對應(yīng)的信號強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)加入法校準(zhǔn)曲線，要求相關(guān)系數(shù)r＞99.9%。使用該校準(zhǔn)曲線對樣品溶液進(jìn)行檢測標(biāo)定，按樣品稱重實(shí)際質(zhì)量和溶液實(shí)際重量帶入儀器軟件計(jì)算后，得到樣品被測雜質(zhì)元素固體含量。5.5空白溶液的配制在坩堝中依次加入1.0mL去離子水，1.0mL硝酸，1.0mL鹽酸混勻后置于110℃的電熱板上與樣品溶液同步加熱消解，待消解完全以后取下坩堝冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至50mL的容量瓶，用水定容，混勻待測。5.6空白曲線的繪制5.6.1按（5.5）步驟制備成空白校準(zhǔn)液，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank1。5.6.2完成檢測的blank1空白校準(zhǔn)液中加入25uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50ml，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank2。5.6.3完成檢測的blank2空白校準(zhǔn)液中加入25uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50ml，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank3。5.6.4完成檢測的blank3空白校準(zhǔn)液中加入50uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50ml，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank4。5.6.5完成檢測的blank4空白校準(zhǔn)液中加入100uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50ml，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank5。5.6.6完成檢測的blank5空白校準(zhǔn)液中加入200uL標(biāo)準(zhǔn)溶液（4.4），用水定容至50ml，在ICP-MS上按照標(biāo)準(zhǔn)加入法設(shè)置進(jìn)行信號采集，該空白校準(zhǔn)液對應(yīng)編號為blank6。按表4填寫記錄。表4：空白曲線的配制編號加入標(biāo)準(zhǔn)溶液加入水補(bǔ)足校準(zhǔn)溶液編號濃度約0uL50mLblank10ng/mLblank125uL50mLblank20.05ng/mLblank225uL50mLblank30.10ng/mLblank350uL50mLblank40.20ng/mLblank4100uL50mLblank50.40ng/mLblank5200uL50mLblank60.80ng/mL5.6.7以blank1，blank2，blank3，blank4，blank5，blank6，空白校準(zhǔn)溶液對應(yīng)的信號強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)加入法校準(zhǔn)曲線，要求相關(guān)系數(shù)r＞99.99%。使用該校準(zhǔn)曲線對空白溶液進(jìn)行檢測標(biāo)定，得到空白中被測雜質(zhì)元素固體含量。6.結(jié)果與討論6.1按式（1）計(jì)算被測元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果以%表示：式中：ρ0——空白溶液中待測元素的質(zhì)量濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；ρ1——試料溶液中待測元素的濃度，單位為納克每毫升（ng/mL）；V——試液總體積，單位為毫升（mL）；m——試料的質(zhì)量，單位為克（g）。6.2檢出限實(shí)驗(yàn)將制備好的空白樣品用標(biāo)準(zhǔn)加入法連續(xù)測定11次，進(jìn)行各元素的檢出限實(shí)驗(yàn)，以空白溶液的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差表示各元素的檢出限，得到本方法各元素檢出限如下表5所示。表5：各元素的方法檢出限元素標(biāo)準(zhǔn)偏差(ng/g)檢出限（ng/mL）元素標(biāo)準(zhǔn)偏差(ng/g)檢出限（ng/mL）Na0.0390.160Mg0.0350.120Ti0.0380.160V0.0490.150Cr0.0180.060Mn0.0070.020Fe0.050.150In0.0010.003Ni0.0100.030Co0.0010.003Cu0.0070.021Sn0.0050.015Pb0.0020.0066.3回收率試驗(yàn)采用直接加入標(biāo)準(zhǔn)的方法加入標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.2.2）25ul。加入標(biāo)準(zhǔn)溶液以后，操作步驟同樣品制備，本方法加入相當(dāng)于5ng/ml的待測雜質(zhì)元素，測試結(jié)果如下表4，從表4可以看出大多數(shù)元素的回收率（見表四）在90%以上?；厥章式Y(jié)果令人滿意。表6：回收率測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果（單位ng/mL）元素加入量（ng/mL）測定結(jié)果平均值（ng/mL）RSD(%)回收率（%）Na54.97,5.47,4.96,5.02,4.685.025.7100.4Mg54.84,5.53,5.75,4.77,5.095.208.2104.0Ti55.17,4.97,4.96,5.02,5.215.072.2101.4V55.19,5.22,4.63,4.68,4.784.905.798.0Cr55.52,5.04,4.52,4.75,4.844.937.698.6Mn55.30,5.54,5.14,5.04,4.945.194.5103.8Fe54.24,4.14,4.00,4.41,4.764.316.786..2Co54.92,4.93,4.98,4.51,4.755.018.9100.2Ni55.91,6.01,6.72,6.43,6.086.235.4124.6Cu54.53,4.72,4.47,4.66,4.554.582.291.6Zn55.03,4.73,4.63,4.68,4.904.793.595.8Sn54.31,4.29,4.33,4.48,4.364.351.787.0Pb54.20,4.31,4.29,4.48,4.364.332.486.6Ca53.98,4.23,4.56,4.44,4.274.295.185.8In55.23,4.43,5.12,4.62,4.594.797.395.87.5精密度實(shí)驗(yàn)稱取0.5000g三氧化二鎵試料10份，按擬定的操作步驟進(jìn)行測定，考察方法精密度，試驗(yàn)結(jié)果見表7：表7：精密度實(shí)驗(yàn)元素平行測定次數(shù)測定值（ug/mL）平均值(ug/mL)標(biāo)準(zhǔn)偏差（s/%）Na100.470.360.380.470.430.390.360.400.500.380.410.05Mg100.160.110.130.160.140.130.110.140.130.140.130.02In100.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.00Ti100.140.100.110.140.100.120.120.100.130.110.110.02V100.080.100.080.080.070.070.060.080.080.070.080.01Cr100.100.150.130.100.120.100.200.150.150.150.130.03Mn100.020.020.010.020.010.020.030.010.020.010.020.01Fe100.830.700.830.570.550.500.610.740.510.710.660.12Ni100.130.090.150.120.090.110.120.130.090.100.110.02Co100.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.00Cu100.160