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[摘 要]利用高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES），采用基体匹配法，对钕铁合金中的多种稀土杂质进行测定。选择合适的分析谱线及仪器工作参数，研究了酸度、基体组分、非稀土元素对测试结果的影响；并采用加标回收的方法确定方法的准确性。回收率、检出限及精密度均获得较满意结果。
[关键词]ICP-AES 钕铁合金 稀土元素
中图分类号：TQ133.3 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0292―01
近年来，钕铁硼永磁材料占据了稀土永磁材料的主导地位，广泛用于CD/DVDROM，移动电话等领域；今后将继续朝高端应用领域发展，如计算机硬盘，风力发电，核磁共振成像等。研究表明，稀土元素对钕铁硼的磁性能及耐蚀性具有重要影响。为保证钕铁硼材料优秀的磁性质，控制其中杂质元素的含量，对改善其性质具有实际的生产意义。
目前国内外已有大量文献报道稀土氧化物、合金及矿样中痕量稀土杂质的测定方法，并分析了基体对待测元素的影响。为准确测定各稀土杂质的含量，采用痕量稀土富集法、基体预分离或卡尔曼滤波法已有报道。此外，采用高分辨率的ICP-AES光学系统也有利于排除谱线干扰。N.Daskalova等在报道中指出采用27.12MHz的ICP-AES分析痕量稀土元素无法满足高纯稀土氧化物中稀土杂质的分析要求，并利用40.68MHz、高分辨率的ICP-AES对Eu2O3及Lu2O3基体中各稀土杂质的分析谱线进行优化。
本文利用高分辨率ICP-AES，采用基体匹配法，测定了稀土钕铁合金中稀土杂质的含量。对其基体组分、溶液酸度、非稀土元素干扰、加标回收等进行研究，确定合适的分析谱线及仪器工作条件。
1实验部分：
1.1试剂及仪器
HCl，稀土标准储备溶液（1000μg/ml），所用水为去离子水（18.25MΩ）
电感耦合等离子体原子发射光谱仪。
1.2实验方法
称取0.2g试样于50ml烧杯中，加入8mlHCl，盖上表面皿，低温加热，待分解完全后，取下冷却至室温，移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取5ml于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。在选定的工作条件下，采用与样品相同的基底配制0，1，2，5，10μg/ml标准溶液，绘制工作曲线，进行分析测定。
2结果与讨论
2.1谱线的选择
稀土钕铁合金中，基体钕元素具有f高能级轨道，发射谱线复杂：既除了s-p轨道跃迁发射的强谱线外，还可能存在p-d及d-f轨道跃迁发射的弱谱线。在ICP不同工作条件下，这些弱谱线是造成光谱干扰的主要原因。N.Daskalova等人报道了99%Nd2O3基体中，Y，Sc及痕量稀土杂质的最佳分析谱线，并表示所列举的谱线对准确分析谱线干扰提供了有效的参考依据。而基体铁元素的能级轨道相对简单，具有d外层轨道，发射的谱线相对简单。叶晓英等报道了铁钕合金中基体元素Fe对Ho，Er，Tb及Tm等元素的分析测试无干扰。因此，根据文献资料，并结合仪器操作条件及工作曲线相关系数、谱线强度等参数，选择合适的分析谱线，各谱线波长见表1。
2.2酸度的影响
考查了不同酸度（分别为0%，3%，5%，7%，10%HCl）条件下，各谱线的强度变化。结果表明在不同酸度条件下，各元素的信号强度随酸度的增大呈缓慢减小趋势。因此需保持样品与标准溶液的酸度一致。此外，为保证样品中低含量元素的测试灵敏度，尽可能使用较小酸度。
2.3基体干扰
在考查基体影响过程中，分别测定了钕铁基体及纯溶剂（5%HCl）中各分析谱线的信号强度。在钕、铁基体中，各元素分析谱线的信号强度比纯溶剂中的相应信号强度至少减小了13.5%。为此，对标准溶液及样品空白进行基体匹配以减小基体干扰。
2.4非稀土元素的干扰
在钕铁基体中分别加入2μg/ml的Co、Cr、Cu、Al、Mn、Fe及Nb元素，测定待测元素在此条件下的浓度值。其中，Sc的浓度几乎无變化，Ce及Er的浓度减小了10%，其余元素的浓度减小了5%左右。因此，在测试过程中需注意非稀土元素的干扰，必要时应根据实际样品中非稀土元素的含量进行基体匹配。
2.5准确性
考虑所测样品中钕、铁含量较高，非稀土元素含量低，本文采用钕铁作基体匹配，考察方法的准确性，在样品测试溶液中加入1μg/ml标准溶液，对样品及加标样进行测定，测试结果见表2，样品回收率在94.0%-103.0%之间，结果满意。
2.6检出限及精密度
对样品空白及样品进行11次平行测定，计算样品空白的标准偏差，以3倍标准偏差为方法检出限，结果见表3。由表3可知钕铁合金中各待测元素的检出限较低（1.8-39.15ng/ml之间），各元素测试结果稳定（RSD在0.37-7.02%之间），能满足实际样品分析需求。
3结论
利用高分辨率电感耦合等离子发射光谱仪，采用基体匹配法消除基体光谱干扰，测定了钕铁合金中的稀土杂质，无需进行基体分离或痕量元素富集等复杂操作。通过选择合适的分析谱线及仪器工作参数，对样品及加标样进行准确度、精密度实验，结果满意。
参考文献
[1]倪敏 ICP-AES法中稀土元素间的相互干扰的研究[J]；光谱学与光谱分析；1999年01期
[2]刘文华 稀土元素分析[J]；分析试验室；2002年03期
[关键词]ICP-AES 钕铁合金 稀土元素
中图分类号：TQ133.3 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0292―01
近年来，钕铁硼永磁材料占据了稀土永磁材料的主导地位，广泛用于CD/DVDROM，移动电话等领域；今后将继续朝高端应用领域发展，如计算机硬盘，风力发电，核磁共振成像等。研究表明，稀土元素对钕铁硼的磁性能及耐蚀性具有重要影响。为保证钕铁硼材料优秀的磁性质，控制其中杂质元素的含量，对改善其性质具有实际的生产意义。
目前国内外已有大量文献报道稀土氧化物、合金及矿样中痕量稀土杂质的测定方法，并分析了基体对待测元素的影响。为准确测定各稀土杂质的含量，采用痕量稀土富集法、基体预分离或卡尔曼滤波法已有报道。此外，采用高分辨率的ICP-AES光学系统也有利于排除谱线干扰。N.Daskalova等在报道中指出采用27.12MHz的ICP-AES分析痕量稀土元素无法满足高纯稀土氧化物中稀土杂质的分析要求，并利用40.68MHz、高分辨率的ICP-AES对Eu2O3及Lu2O3基体中各稀土杂质的分析谱线进行优化。
本文利用高分辨率ICP-AES，采用基体匹配法，测定了稀土钕铁合金中稀土杂质的含量。对其基体组分、溶液酸度、非稀土元素干扰、加标回收等进行研究，确定合适的分析谱线及仪器工作条件。
1实验部分：
1.1试剂及仪器
HCl，稀土标准储备溶液（1000μg/ml），所用水为去离子水（18.25MΩ）
电感耦合等离子体原子发射光谱仪。
1.2实验方法
称取0.2g试样于50ml烧杯中，加入8mlHCl，盖上表面皿，低温加热，待分解完全后，取下冷却至室温，移入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。移取5ml于100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。在选定的工作条件下，采用与样品相同的基底配制0，1，2，5，10μg/ml标准溶液，绘制工作曲线，进行分析测定。
2结果与讨论
2.1谱线的选择
稀土钕铁合金中，基体钕元素具有f高能级轨道，发射谱线复杂：既除了s-p轨道跃迁发射的强谱线外，还可能存在p-d及d-f轨道跃迁发射的弱谱线。在ICP不同工作条件下，这些弱谱线是造成光谱干扰的主要原因。N.Daskalova等人报道了99%Nd2O3基体中，Y，Sc及痕量稀土杂质的最佳分析谱线，并表示所列举的谱线对准确分析谱线干扰提供了有效的参考依据。而基体铁元素的能级轨道相对简单，具有d外层轨道，发射的谱线相对简单。叶晓英等报道了铁钕合金中基体元素Fe对Ho，Er，Tb及Tm等元素的分析测试无干扰。因此，根据文献资料，并结合仪器操作条件及工作曲线相关系数、谱线强度等参数，选择合适的分析谱线，各谱线波长见表1。
2.2酸度的影响
考查了不同酸度（分别为0%，3%，5%，7%，10%HCl）条件下，各谱线的强度变化。结果表明在不同酸度条件下，各元素的信号强度随酸度的增大呈缓慢减小趋势。因此需保持样品与标准溶液的酸度一致。此外，为保证样品中低含量元素的测试灵敏度，尽可能使用较小酸度。
2.3基体干扰
在考查基体影响过程中，分别测定了钕铁基体及纯溶剂（5%HCl）中各分析谱线的信号强度。在钕、铁基体中，各元素分析谱线的信号强度比纯溶剂中的相应信号强度至少减小了13.5%。为此，对标准溶液及样品空白进行基体匹配以减小基体干扰。
2.4非稀土元素的干扰
在钕铁基体中分别加入2μg/ml的Co、Cr、Cu、Al、Mn、Fe及Nb元素，测定待测元素在此条件下的浓度值。其中，Sc的浓度几乎无變化，Ce及Er的浓度减小了10%，其余元素的浓度减小了5%左右。因此，在测试过程中需注意非稀土元素的干扰，必要时应根据实际样品中非稀土元素的含量进行基体匹配。
2.5准确性
考虑所测样品中钕、铁含量较高，非稀土元素含量低，本文采用钕铁作基体匹配，考察方法的准确性，在样品测试溶液中加入1μg/ml标准溶液，对样品及加标样进行测定，测试结果见表2，样品回收率在94.0%-103.0%之间，结果满意。
2.6检出限及精密度
对样品空白及样品进行11次平行测定，计算样品空白的标准偏差，以3倍标准偏差为方法检出限，结果见表3。由表3可知钕铁合金中各待测元素的检出限较低（1.8-39.15ng/ml之间），各元素测试结果稳定（RSD在0.37-7.02%之间），能满足实际样品分析需求。
3结论
利用高分辨率电感耦合等离子发射光谱仪，采用基体匹配法消除基体光谱干扰，测定了钕铁合金中的稀土杂质，无需进行基体分离或痕量元素富集等复杂操作。通过选择合适的分析谱线及仪器工作参数，对样品及加标样进行准确度、精密度实验，结果满意。
参考文献
[1]倪敏 ICP-AES法中稀土元素间的相互干扰的研究[J]；光谱学与光谱分析；1999年01期
[2]刘文华 稀土元素分析[J]；分析试验室；2002年03期