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【摘 要】本文建立了电感耦合等离子体质谱仪测定99.9999%-99.99999%高纯镉中Mg、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Sn、Sb、Pb、Bi的杂质含量。采用真空蒸馏将杂质与镉基体分离，降低了基体干扰以及减小了仪器的污染，同时利用碰撞反应池技术消除或减小了质谱型干扰。本文还探讨了真空蒸馏条件对分离效果的影响。方法的检出限0.2～2ng/g，回收率91.00～108.33%，RSD<20%，适用于99.9999%～99.99999%高纯镉的杂质检测。
【关键词】电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）；高纯镉；真空蒸馏；碰撞反应池
引言
镉的消费主要在光电和热电领域，高纯镉装备的碲化镉太阳能电池是目前光电转换效率最高的太阳能电池，碲镉汞、碲锌镉是当前性能最优异的红外材料。目前，高纯镉的检测方法主要有电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）[1]、辉光放电质谱仪[2]、原子发射光谱仪。据报道，运用ICP-MS测定镉中杂质的方法[3]采用的是直接溶样进行测定，基体含量高，对仪器存在很大的沾污。辉光放电质谱分析方法[4]采用固体直接进样，但由于没有镉标样属于半定量分析。本文主要采用真空蒸馏技术[5]将杂质与基体分离，结合ICP-MS的质量校正，测定高纯镉中各杂质元素的含量。
1 实验部分
1.1仪器
安捷伦公司的ICP-MS（7500cs），参数如表1
真空蒸馏装置
1.2试剂
待测元素的标准储备液（1000μg/ml）：国家标准物质研究中心提供。根据测试需要，用2%HNO3溶液现配成各元素的混合标准系列溶液：即0，2，5，10，20ng/ml。
超纯硝酸：fisher牌超纯硝酸。
所用试剂是由MilliPore纯水机净化的超纯水（电阻率>18.2MΩ.cm）。
1.3样品的制备
准确称取3.0000g样品于试料管内，将试料管置于真空蒸馏装置中氧化8～9min进行蒸馏。蒸馏完全取出样品，冷却，用2%HNO3定容至5ml，待测。
2结果与讨论
2.1真空蒸馏条件的确定
镉的熔点为320.9℃，蒸馏的起始温度为350℃，进行样品的蒸馏实验。通过实验，蒸馏温度在400±10℃，能够使样品蒸馏完全。在探讨氧化时间时，对不同氧化时间加入标准溶液10ng/g，测定其残留量并计算回收率，结果见表2。氧化时间过短杂质损失，回收率偏低；氧化时间过长杂质，回收率偏高或蒸馏不完全使残留量过高达不到真空蒸馏除镉基体的目的。综合二者确定的蒸馏条件为蒸馏温度在400±10℃，氧化时间8-9min。
2.2干扰及其校正
本方法通过真空蒸馏使基体镉的含量<100μg/ml，减小了基体效益以及仪器信号的漂移。通过同位素及测定模式的选择，减小了质谱型干扰。由于镉本身的同位素较多，，因此存在的多原子干扰较多，尤其对Mn、Fe、Ag的影响较大，通过使用碰撞反应池可以有效地降低干扰。
2.3方法的检出限
按照国际理论与应用化学联合会（IuPAC）的规定，测定空白溶液l1次，同时根据称样质量及定容体积计算出方法检出限，结果见表3。
2.4方法的回收率和精密度
本文对样品进行加标回收率试验，并对样品进行6次测量，考察其分析方法的准确性及精密度（重现性），结果见表4。
2.5 不同分析方法的比较
为了考察方法的有效性，将本方法与GDMS进行了比较。本文选取7N的高纯镉样品进行比对试验，一份真空蒸馏采用ICPMS测定，另一份采用GDMS且送往EAG公司测定，其分析结果见表5。从结果来看，ICP-MS利用CCT技术将镉形成的多原子干扰减小，使得Mn、Fe、Ag、Sn的检出限大大降低，而GDMS不能完全将镉形成的多原子分离且仪器昂贵，测试费用高。
结论
采用真空蒸馏技术除去镉基体，通过试验确定了蒸馏温度在400±10℃，氧化时间8-9min，同时运用ICP-MS测定高纯镉中Mg、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Sn、Sb、Pb、Bi的杂质含量，试验结果表明：该方法的检出限低，在0.2～2ng/ g，回收率为91.00%～108.33%，RSD<20%，满足痕量分析要求，且通过与GDMS的分析结果进行对照，该方法准确可靠。
参考文献：
[1]谢华林.高分辨电感耦合等离子体质谱在高纯金属分析中的应用研究.中南大学，2009
[2]尹松，王勇为，周昕，蒋季春，肖陈刚.辉光放电质谱仪ElementGD的应用.质谱学报，2005.10
[3]曹淑琴，陈杭亭，曾宪津.电感耦合等离子体质谱法测定高纯镉中的杂质元素.《光谱学与光谱分析》，1999年06期
[4]荣百炼，胡赞东，丛树仁，韩福忠，姬荣斌.高纯碲和镉中痕量杂质元素的辉光放电质谱分析.红外技术，2010，32（4）
[5]魏建军，郎春燕，林龙飞，郑林，李佳宣.真空蒸馏分离-电感耦合等离子体质谱法测定高纯碲中9种杂质元素.分析化学，2013，9（41）：1454-1457
【关键词】电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）；高纯镉；真空蒸馏；碰撞反应池
引言
镉的消费主要在光电和热电领域，高纯镉装备的碲化镉太阳能电池是目前光电转换效率最高的太阳能电池，碲镉汞、碲锌镉是当前性能最优异的红外材料。目前，高纯镉的检测方法主要有电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）[1]、辉光放电质谱仪[2]、原子发射光谱仪。据报道，运用ICP-MS测定镉中杂质的方法[3]采用的是直接溶样进行测定，基体含量高，对仪器存在很大的沾污。辉光放电质谱分析方法[4]采用固体直接进样，但由于没有镉标样属于半定量分析。本文主要采用真空蒸馏技术[5]将杂质与基体分离，结合ICP-MS的质量校正，测定高纯镉中各杂质元素的含量。
1 实验部分
1.1仪器
安捷伦公司的ICP-MS（7500cs），参数如表1
真空蒸馏装置
1.2试剂
待测元素的标准储备液（1000μg/ml）：国家标准物质研究中心提供。根据测试需要，用2%HNO3溶液现配成各元素的混合标准系列溶液：即0，2，5，10，20ng/ml。
超纯硝酸：fisher牌超纯硝酸。
所用试剂是由MilliPore纯水机净化的超纯水（电阻率>18.2MΩ.cm）。
1.3样品的制备
准确称取3.0000g样品于试料管内，将试料管置于真空蒸馏装置中氧化8～9min进行蒸馏。蒸馏完全取出样品，冷却，用2%HNO3定容至5ml，待测。
2结果与讨论
2.1真空蒸馏条件的确定
镉的熔点为320.9℃，蒸馏的起始温度为350℃，进行样品的蒸馏实验。通过实验，蒸馏温度在400±10℃，能够使样品蒸馏完全。在探讨氧化时间时，对不同氧化时间加入标准溶液10ng/g，测定其残留量并计算回收率，结果见表2。氧化时间过短杂质损失，回收率偏低；氧化时间过长杂质，回收率偏高或蒸馏不完全使残留量过高达不到真空蒸馏除镉基体的目的。综合二者确定的蒸馏条件为蒸馏温度在400±10℃，氧化时间8-9min。
2.2干扰及其校正
本方法通过真空蒸馏使基体镉的含量<100μg/ml，减小了基体效益以及仪器信号的漂移。通过同位素及测定模式的选择，减小了质谱型干扰。由于镉本身的同位素较多，，因此存在的多原子干扰较多，尤其对Mn、Fe、Ag的影响较大，通过使用碰撞反应池可以有效地降低干扰。
2.3方法的检出限
按照国际理论与应用化学联合会（IuPAC）的规定，测定空白溶液l1次，同时根据称样质量及定容体积计算出方法检出限，结果见表3。
2.4方法的回收率和精密度
本文对样品进行加标回收率试验，并对样品进行6次测量，考察其分析方法的准确性及精密度（重现性），结果见表4。
2.5 不同分析方法的比较
为了考察方法的有效性，将本方法与GDMS进行了比较。本文选取7N的高纯镉样品进行比对试验，一份真空蒸馏采用ICPMS测定，另一份采用GDMS且送往EAG公司测定，其分析结果见表5。从结果来看，ICP-MS利用CCT技术将镉形成的多原子干扰减小，使得Mn、Fe、Ag、Sn的检出限大大降低，而GDMS不能完全将镉形成的多原子分离且仪器昂贵，测试费用高。
结论
采用真空蒸馏技术除去镉基体，通过试验确定了蒸馏温度在400±10℃，氧化时间8-9min，同时运用ICP-MS测定高纯镉中Mg、Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、Sn、Sb、Pb、Bi的杂质含量，试验结果表明：该方法的检出限低，在0.2～2ng/ g，回收率为91.00%～108.33%，RSD<20%，满足痕量分析要求，且通过与GDMS的分析结果进行对照，该方法准确可靠。
参考文献：
[1]谢华林.高分辨电感耦合等离子体质谱在高纯金属分析中的应用研究.中南大学，2009
[2]尹松，王勇为，周昕，蒋季春，肖陈刚.辉光放电质谱仪ElementGD的应用.质谱学报，2005.10
[3]曹淑琴，陈杭亭，曾宪津.电感耦合等离子体质谱法测定高纯镉中的杂质元素.《光谱学与光谱分析》，1999年06期
[4]荣百炼，胡赞东，丛树仁，韩福忠，姬荣斌.高纯碲和镉中痕量杂质元素的辉光放电质谱分析.红外技术，2010，32（4）
[5]魏建军，郎春燕，林龙飞，郑林，李佳宣.真空蒸馏分离-电感耦合等离子体质谱法测定高纯碲中9种杂质元素.分析化学，2013，9（41）：1454-1457