ICS 77.120.40 YS H 13 中华人民共和国有色金属行业标准 YS/T 871-2013 高纯铝化学分析方法 痕量杂质元素的测定 辉光放电质谱法 Chemical analysis of high purity aluminium- Determination of trace impurities- Glow discharge mass spectrometry 2013-09-01实施 2013-04-25发布 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T 871—2013 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)归口。 本标准起草单位：北京有色金属研究总院、新疆众和股份有限公司、金川新材料科技股份有限公司、 山东充矿轻合金有限公司。 本标准主要起草人：李爱嫦、刘红、李继东、孙泽明、刘英、洪涛、肖丽梅、周维、宋玉萍、戴珍珍、 秦芳林、邱平。 H YS/T871—2Q13 高纯铝化学分析方法 痕量杂质元素的测定 辉光放电质谱法 1范围 本标准规定了采用高质量分辨率辉光放电质谱法测定高纯铝中痕量元素的测试方法。 本标准适用于高纯铝中痕量元素含量的测定。各元素测定范围为5.0×10-7%～1.0×10-3% (w%)。 2方法提要 将一个作为阴极的试样安装到等离子体放电室，利用惰性气体（氩气）在高压条件下电离产生的离 子撞击样品表面使之发生溅射，从试样表面溅射出来的原子被离子化，通过双聚焦扇形磁场质量分析仪 聚焦为离子束，进而被质谱分析器收集检测。在每一元素质量数处以预设的扫描点数和积分时间对相 应谱峰积分，所得面积即为谱峰强度。依据式（1）由仪器软件计算出杂质元素的含量 3试剂与材料 3.1乙醇（p=0.789g/mL），优级纯。 3.2盐酸（p=1.19g/mL），优级纯。 3.3盐酸（1十1)。 3.4氮气[(N2)≥99.99%。 3.5氩气[w(Ar)]≥99.99%。 3.6去离子水：电阻率要求达到18.2Mα·cm。 3.7高纯铝标准物质：条件允许的情况下，利用高纯铝标准物质生成待测元素的相对灵敏度因子RSF。 4仪器 4.1高分辨率辉光放电质谱仪（GDMS)：质量分辨率可达到9000。 4.2机械加工设备，能够使样品和参比样品制成所需的几何形状并得到光滑的表面。 5试样 5.1试样具有均匀性和代表性。 5.2试样不应采取母材的表面，将试样制备成为块状，要求至少有一个用于辉光放电的光滑平面；试样 大小要求能放入辉光放电样品夹空腔内并且其光滑平面能覆盖住样品夹上的放电孔；试样的厚度要求 将样品装入样品夹后不影响离子源室的闭合。 YS/T 871-2013 6分析步骤 6.1试样准备 需要时，在装样之前，试料的表面应通过腐蚀清洗：用乙醇（3.1)清洗样品表面上的油污，后用超纯 水清洗，用盐酸（3.3)腐蚀8min，用超纯水反复冲洗后，分析前用高纯氮气（3.4）吹干放入辉光放电质 谱仪（GDMS)的样品架固定。 6.2测定次数 独立地进行两次测定，取其平均值。 6.3空白试验 条件允许，应在与试样相同的条件下测量空白试样。 6.4测定 6.4.1试样预溅射 在正式采集数据前进行一段时间的预溅射，然后将辉光放电离子源溅射条件调节到分析所需要的 条件。调节GDMS(4.1)参数直到分析时所需的质量分辨率（中分辨率达到4000左右，高分辨率达到 9000左右）、合适的信号强度和合适的基体质量扫描峰形状。 6.4.2同位素与分辨率的选择 对于GDMS中多原子离子等干扰是确实存在的，为了得到准确的分析结果，必须将影响准确测定 离子强度的干扰排除或者减小到最低的程度。选择合适的质量数和选择合适的分辨率，如表1所示。 表1待测元素所选择的质量数和分辨率 7 Li 'Be 11B 23 Na 24 Mg 27 A1 IS sz2 31 P 39 K 48 Ti Ca 52 Cr S1 V 55 Mn 58/60 Ni 55Fe 59 Co 63/65 Cu . 64/66 Zn 74Ge 78/82 Se 69 Ga 75 As IS ss 9° Zr 109 Ag O 115 In 118/18 Sn 121 Sb 133 Cs 138 Ba 140 Ce 184 W 195 Pt 197 Au 208 Pb 18 602 232 Th 238 U 6.4.3 相对灵敏度因子的测定 6.4.3.1 半定量分析，必要时，根据仪器软件中的“典型相对灵敏度因子”可用作被测元素的相对灵敏 度因子。 6.4.3.2定量分析时使用铝标准物质得出被测元素相对灵敏度因子(RSF)。 6.4.4样品测量 6.4.4.1将试样装入到高质量分辨率辉光放电质谱仪（HR-GDMS)样品架中，按照6.4.1将仪器调节 至最佳状态，在预分析溅射条件下开始辉光放电。 6.4.4.2最后两次测量数据的相对标准偏差应满足表2，则应对测量数据进行确认，并计算最后两个 测量数据的平均值。 2 YS/T871—2013 表2等离子体稳定性测试所需的相对标准偏差（RSD） 分析含量范围 相对标准偏差 (mg/kg) % 5~10 10 0.5~5 30 0.05~0.5 50 0.005~0.05 80 结果分析 7 被测杂质元素含量以该元素的质量分数w计，数值以mg·kg-1表示，按式（1)计算： I W =-RSF× ....(1) 式中： 待测元素的离子束强度； I matix 基体元素离子束强度； RSF- 一待测元素的相对灵敏度因子 8精密度 8.1重复性 在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给定的平均值范围内，这两个测试结果 的绝对差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%，重复性限（r）按表3数据采用线性 内插法获得。 表 3 重复性限 测定元素含量 重复性限r 测定元素含量 重复性限r 元素 元素 mg · kg-1 mg · kg-1. mg · kg-1 mg · kg-i Li 1.52 0.923 P Be 2.709 0.696 0.246 0.119 B K 0.009 0.008 0.572 0.234 0.114 0.096 0.011 0. 013 Na Ca 0.212 0.253 0.034 0.019 1.019 0.980 0. 174 0.060 Mg Ti 0.600 0.182 0.305 0.191 0. 52 0.345 0.791 0.544 IS V 0. 771 0. 403 1.805 1.187 3 YS/T871—2013 表3（续） 测定元素含量 重复性限r 测定元素含量 重复性限r 元素 元素 mg ·kg-1 mg · kg~1 mg · kg"1 mg : kg"- 0. 058 0.045 0.008 0. 007 10 1z 0.093 0.045 0. 017 0.010 0. 035 0.010 Ag 一 一 Mn 0. 051 0. 020 0. 054 0. 083 PO 0.198 0.150 - 一 Fe 0. 789 0.323 In - - 0. 010 0. 008 Sn - 一 0. 061 0. 035 qs 一 一 0.060 0.093 - Ni 0. 090 0.039 Ba - 0. 189 0.134 一 Cu 0. 259 0.173 w 一 - 0.145 0.100 Pt 一 一 Zn 0. 240 0.139 Au - 0.030 0.032 0.336 0.230 Ga Pb 0. 039 0. 030 0.266 0.145 Ge - 一 一 - As 一 - Th 一 Se 一 U - - 一 一 注：重复性限（r)为2.8S，，S，为重复性标准差。 8.2再现性 在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给定的平均值范围内，这两个测试结果 的绝对差值不超过再现性限（R)，超过再现性限（R)的情况不超过5%，再现性限（R)按表4数据采用线 性内插法获得。 表4 4再现性限 测定元素含量 再现性限R 测定元素含量 再现性限R 元素 元素 mg kg"1 mg · kg~1 mg · kg mg · kg~1 Li 一 一 0.114 0. 125 Na Be 一 一 0.212 0. 273 一 一 1. 019 1.088 B Mg 0.009 0.010 0. 600 0.632 4 YS/T 871-2013 表4(续) 再现性限R 测定元素含量 再现性限R 测定元素含量 元素 元素 mg · kg-! mg · kg-1 mg · kg-1 mg • kg1 0. 52 0. 704 0.030 0.041 Is Ga 0.771 0. 752 0. 039 0. 036 1.52 2. 074 Ge 一 - P 2.709 As - 4. 805 一 0.246 0.318 Se - - K 0. 572 一 0. 607 一 0. 011 0. 018 0.008 0. 009 Ca 1z 0. 034 0.021 0.017 0.015 0.234 Ag 0. 174 - 一 Ti 0.305 0. 405 0. 054 0. 096 P 0. 791 1. 392 v 1.805 1. 771 In 一 - us 0.058 0. 084 一 一 10 0.093 0. 049 qs - 一 0.059 Cs 0.035 M