李 潔， 閆春生， 劉朋朋， 杜曉娟， 許菲菲

(多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150)

ICP-MS測(cè)高純氫氟酸中鈾、鈮、鈀元素分析方法的探討

李 潔， 閆春生， 劉朋朋， 杜曉娟， 許菲菲

(多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150)

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀檢測(cè)高純氫氟酸中鈾、鈀、鈮元素的含量，摸索儀器檢測(cè)模式、等離子體氣體流量、霧化器流量、射頻發(fā)生器功率、氨氣反應(yīng)氣流量與動(dòng)態(tài)帶寬RPq值等檢測(cè)條件，經(jīng)過(guò)對(duì)加標(biāo)回收率、線性條件、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)定，優(yōu)化了各個(gè)元素的最佳測(cè)定條件。

ICP-MS ； 高純氫氟酸 ； 鈾 ； 鈮 ； 鈀

高純氫氟酸，分子式HF，相對(duì)分子質(zhì)量20.01，為無(wú)色透明至淡黃色冒煙液體，相對(duì)密度1.15～1.18，沸點(diǎn)112.2 ℃，具有刺激、腐蝕和毒性，對(duì)金屬、玻璃、混凝土等具有強(qiáng)烈腐蝕性。高純氫氟酸主要用于集成電路中，對(duì)于集成電路的安全性有著至關(guān)重要的作用，純度越高，集成電路的安全性越好。光伏產(chǎn)業(yè)中，高純氫氟酸對(duì)光伏電器元件產(chǎn)生良好的清洗效果。

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)金屬及非金屬雜質(zhì)含量的要求越來(lái)越高，目前常用的痕量元素的分析測(cè)試方法主要有發(fā)射光譜法、原子吸收分光光度法、火焰發(fā)射光譜法、石墨爐原子吸收光譜、等離子發(fā)射光譜法(ICP)、電感耦合等離子體—質(zhì)譜(ICP-MS)法等。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

檢測(cè)高純氫氟酸中U、Pd、Nb元素含量。

2 實(shí)驗(yàn)原理

測(cè)定時(shí)樣品由載氣(氬氣)引入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體中心區(qū)，在高溫和惰性氣氛中被去溶劑化、汽化解離和電離，轉(zhuǎn)化成帶正電荷的正離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離檢測(cè)，根據(jù)元素質(zhì)譜峰強(qiáng)度測(cè)定樣品中相應(yīng)元素的含量。

質(zhì)譜儀反應(yīng)模式是干擾離子在動(dòng)態(tài)反應(yīng)池(DRC)中與反應(yīng)池中氣體(如氨氣、氧氣)的化學(xué)反應(yīng)，最大程度地消除Fe、Ca、K、As、Se等分析物受到的干擾，并同時(shí)保證了這些分析物的有效傳輸，因而能得到最佳檢出限。

3 實(shí)驗(yàn)所用樣品、標(biāo)液及儀器

實(shí)驗(yàn)樣品：高純氫氟酸，電子級(jí)，多氟多化工股份有限公司。標(biāo)液：美國(guó)PE公司3#標(biāo)液，濃度10 mg/L；美國(guó)PE公司4#標(biāo)液，濃度10 mg/L；美國(guó)PE公司5#標(biāo)液，濃度10 mg/L；PFA瓶。主要實(shí)驗(yàn)儀器：美國(guó)PE公司NexION-300S質(zhì)譜儀。

4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

4.1配制100 μg/L混標(biāo)標(biāo)液

分別取3#、4#、5#標(biāo)液各1 mL于100 mL PFA容量瓶中，用超純水定容、搖勻。用于測(cè)定U、Pd、Nb 3種元素。

4.2方法建立

4.2.1檢測(cè)模式、氣流與RPq值選擇

鈾(238.05)沒(méi)有其他元素干擾，選用標(biāo)準(zhǔn)模式，動(dòng)態(tài)帶寬RPq值固定為0.25；鈮(92.91)有AsO干擾，可用標(biāo)準(zhǔn)和DRC模式用氨氣消除干擾，測(cè)定，實(shí)驗(yàn)選用標(biāo)準(zhǔn)模式；鈀(105.90)的干擾元素有Cd、SrO、ZrO、YO等，選用DRC模式用氨氣消除干擾。

選用合適的氨氣氣體流量參數(shù)和動(dòng)態(tài)帶寬RPq值是選用合適模式的關(guān)鍵。經(jīng)試驗(yàn)，鈾選用RPq值0.25，選用氨氣氣體流量0 mL/min；鈮選用RPq值0.25，選用氨氣氣體流量0 mL/min；鈀選用氨氣氣體流量0.4 mL/min，動(dòng)態(tài)帶寬RPq值0.25。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.2.2加標(biāo)回收率、線性

用初次篩選的條件，進(jìn)行加標(biāo)回收率的計(jì)算。加標(biāo)點(diǎn)分別為：0、50、100、200 ng/L。

在電子天平上稱取約40 g一級(jí)水于PFA瓶中，加入高純氫氟酸樣品約10 g，將樣品稀釋5倍。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法用移液槍分別加入濃度為100 μg/L混標(biāo)溶液，加入點(diǎn)分別為0、50、100、200 ng/L，建立曲線，測(cè)定樣品中U、Pd、Nb含量。樣品加標(biāo)后各元素強(qiáng)度值見(jiàn)表2。

表2 樣品加標(biāo)后各元素強(qiáng)度值

加標(biāo)回收率的結(jié)果如表3所示。

表3 加標(biāo)回收率的結(jié)果

結(jié)果表明：①鈾、鈀、鈮3種元素的加標(biāo)回收率分別為104.82%、97.84%、100.46%，符合加標(biāo)回收率的要求。②在稀釋5倍的電子級(jí)氫氟酸樣品中，加入0、50、100、200 μg/kg的鈾、鈀、鈮標(biāo)液，做標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性系數(shù)分別為0.999 993、0.999 86、0.999 65，3種元素的線性都能達(dá)到0.999以上，說(shuō)明此方法可行。

4.2.3線性與標(biāo)準(zhǔn)偏差

對(duì)同一批次的樣品連續(xù)測(cè)定11次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果表4所示。

表4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將樣品進(jìn)行11次精密度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明精密度在2.44%～4.21%，說(shuō)明儀器和方法的重復(fù)性好。

4.2.4方法檢出限

對(duì)同一批次的樣品連續(xù)測(cè)定11次，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)3倍的空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算儀器在檢出限。根據(jù)稀釋倍數(shù)(5倍)計(jì)算方法檢出限，結(jié)果如表5所示。

表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)果分析

5.1U、Pd、Nb3種元素的結(jié)果

表6 U、Pd、Nb3種元素的結(jié)果

從表6可以看出，高純氫氟酸中的U、Pd、Nb3種含量，完全可以用PE公司的ICP-MS來(lái)檢測(cè)。

6 結(jié)論

檢測(cè)高純氫氟酸中的U、Pd、Nb3種元素含量的方法無(wú)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，使用其他方法如石墨爐原子吸收法、ICP-OES等方法檢測(cè)不能達(dá)到ppt級(jí)別的檢出限。目前從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，高純氫氟酸中的U、Pd、Nb3種元素含量，完全可以用PE公司的ICP-MS，采用標(biāo)準(zhǔn)模式和DRC模式進(jìn)行檢測(cè)。將高純氫氟酸樣品稀釋5～6倍，用標(biāo)準(zhǔn)加入法，加入不同濃度的標(biāo)液，制定工作曲線，測(cè)得樣品中U、Pd、Nb等元素含量，該方法快速、方便、準(zhǔn)確，完全滿足測(cè)試要求。

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1003-3467(2017)10-0049-02

2017-06-28

李 潔(1976-)，女，工程師，從事氟化物產(chǎn)品分析方法的研究和開(kāi)發(fā)工作，電話：18503900012。