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珀金埃爾默企業管理（上海）有限公司

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Avio 200 ICP-OES測定高純石英砂中16種微量元素

來源：珀金埃爾默企業管理（上海）有限公司 2024年12月05日 18:32

Avio 200 ICP-OES

　　本文介紹了使用珀金埃爾默Avio 200電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-OES) 測定高純石英砂樣品中多種雜質元素的分析方法，并對該方法進行了系統驗證。結果表明，該方法具有出色的準確度和良好的精密度，2份樣品的結果值均滿足《GB/T 32649-2016 光伏用高純石英砂》標準中對13種雜質元素的限值要求，從而實現了對高純石英砂樣品中痕量元素的準確測定。

　　關鍵詞

　　Avio 200、ICP-OES、高純石英砂、痕量元素

　　高純石英是石英玻璃、硅材料及相關產業發展的物質基礎，廣泛應用于電子信息、光伏、光通信和電光源等行業，在新材料、新能源戰略性新興產業中具有重要地位和作用。其中，SiO2純度≥99.998%（4N8）的高純石英高端產品不僅是一種新材料和礦物功能材料，而且是半導體、光伏、電子信息和高端電光源等生產必不可少的關鍵基礎材料，也是我國芯片發展(晶圓制造與芯片封裝等)不可或缺的關鍵材料之一，在電子信息、新材料和新能源等戰略性新興產業以及國防軍工、國家安全中具有非常重要的作用和地位。《GB/T 32649-2016》標準中要求高純石英砂雜質元素總含量≤25µg/g，其中Li、K、Na含量總和小于2.5µg/g。

　　本文采用濕法消解，使用珀金埃爾默Avio 200電感耦合等離子體發射光譜儀 (ICP-OES)測定石英樣品中的Co、Ni、Ba、Fe、B、Mn、Cr、Mg、Ca、Cu、Ti、Zr、Al、Na、K、Li等16種元素。其結果穩定、可靠，實現了對高純石英砂中雜質元素的快速測定。

實驗部分

　　 1 　試劑

　　49%氫氟酸(G3級別)；電子級硝酸

　　Al，B，Ba，Be，Bi，Ca，Cd，Co，Cr，Cu，Fe，Ga，K，Li，Mg，Mn，Na，Ni，Pb，Se，Sr，Te，Tl，Zn 24元素混合標液(珀金埃爾默Pure VIII，100µg/mL)

　　Ti，Zr單元素標準溶液(1000 µg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)

　　超純水(電阻率18.2兆歐，Milli-Q)

　　 2 　溶液配制及樣品前處理

　　混合標準溶液‖：將Ti，Zr加入到24元素混合標液中，配制成10.0 µg/mL 26元素混合標液；

　　標準曲線系列濃度：分別準確吸取混合標準溶液‖ 0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、1.0 mL置于7個離心管中，用5%硝酸定容至10mL搖勻待用，此系列溶液濃度分別為0.0 µg/L、10.0 µg/L、20.0 µg/L、50.0 µg/L、100.0 µg/L、200.0 µg/L、1000.0 µg/L。各元素標準系列使用液，其質量濃度見表1。

　　表1.ICP-OES法各元素混合標準系列使用液濃度(點擊查看大圖)

(單位為微克每升)

　　 3 　樣品處理

　　a)樣品破碎

　　首先用木錘或不銹鋼錘將塊狀石英樣品粉碎，將粉碎后的石英樣品用10%左右的鹽酸浸泡去除表面可能的污染元素；隨后使用超純水沖洗石英樣品至中性，最后將沖洗干凈的石英樣品置于100℃烘箱中烘干，取出冷卻后，用瑪瑙研缽研磨至細粉狀，待測。

　　b)濕法消解

　　準確稱取1.0g(精確至0.0001g)樣品于干凈的聚四氟乙烯燒杯中，仔細加入10mL氫氟酸+1mL硝酸，蓋上蓋子，在120°電熱板上消解約2h至樣品全部溶解，開蓋升溫至200°趕酸至盡干，取下加入3mL 50%硝酸溶解殘渣，用去離子水轉移至15mL塑料刻度離心管中，并定容至10mL，搖勻待測。同時做2份試劑空白。

　　 4 　實驗儀器及設備

　　Avio 200 ICP-OES及其平板等離子體系統

石墨加熱板

　　 5 　儀器參數及方法優化

　　表2.儀器參數

結果與討論

　　 1 　標準曲線

　　本實驗中采用標準曲線法，對待測的每個元素各選取了1-2條譜線用于實驗，通過對每條譜線進行樣品加標溶液、試劑空白和得到的強度圖進行對比，選擇無譜峰干擾、信背比高的譜線作為分析譜線。結果發現，16種微量元素的線性相關系數R均大于0.9995，各元素選擇譜線和相關系數如下表3所示。

　　表3.16種元素線性相關系數

各元素校準曲線如下圖(cps/s，µg/L)

圖1.各元素校準曲線(點擊查看大圖)

　　 2 　檢出限和樣品測試結果

　　實驗使用濕法消解，測試10個空白溶液，以10個空白的3倍標準偏差(溶液檢出限)乘以稀釋因子10(1.0g-10mL)，作為該條件下的方法檢出限(µg/g)。

　　表4. 16種元素檢出限

　　本實驗濕法消解樣品測試結果如表5所示，根據《GB/T32649-2016 光伏用高純石英砂》標準，測試樣品符合光伏用高純石英砂對微量雜質元素Ni、Fe、B、Mn、Cr、Mg、Ca、Cu、Ti、Al、Na、Li、K等的限值要求。同時從結果可以看出，16種雜質元素的加標回收率處于90%-115%之間，結果可靠。

　　表5.樣品測試結果及回收率

　　 3 　樣品重復性（RSD%）

　　采用濕法消解，石英A的樣品加標20ppb測試11次計算相對標準偏差。

　　表6.樣品重復性

　　結論

　　實驗使用珀金埃爾默Avio 200 ICP-OES，采取標準曲線法的測量方式，通過對各元素線性、檢出限、加標回收率的考察，表明Avio 200 ICP-OES具有高靈敏度、強穩定性等技術優勢，完全適用并能夠更好的滿足和完成高純石英砂中Al、B、Mn、Ca、Ti、Zr、Mg、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Na、Ni、K、Li等多種雜質元素的測量需求。

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