铀氧化物中中Al检测方案(ICP-AES)

Prodigy DC Arc直流电弧光谱仪测定铀氧化物中的痕量元素 简介 铀氧化物是金属铀的一种氧化形态，它以多种不同的形式存在。包括：UO2，UO3 ，U3O8，UO2O2。UO3 是最稳定且在自然界中最常见的铀氧化物。 到1960年前，铀氧化物作为釉料用在有色玻璃和陶瓷上。在烧制过程中，这些釉料会在还原性气氛中变成绿色或黑色，在氧化性气氛中变成黄色或橙色。这些釉料已经不再生产，现今，铀氧化物主要作为核能燃料。 这篇文章的数据是为了证明Teledyne Leeman Labs Prodigy直流电弧光谱仪测定高纯UO3中的痕量元素的能力。UO3在下文简称作铀氧化物。 实验部分 操作参数 所有标准品和样品都需与含有Ga2O3和Co3O4混合比例为68.44:1的缓冲载体相混合。标准品或样品与载体混合比例为98:2。所有混合物需用混合器或研磨器(SPEX SamplePrep, Metuchen, NJ)充分混匀最少5分钟。 标准品和样品直接在样品电极上称量125毫克。每个负载电极需在分析之前认真清理干净。因为铀氧化物具有吸湿性，为避免在转移时损失样品，在称量时需使用铂铲，称量舟，漏斗和包装工具。 所有在Teledyne Leeman Labs Prodigy直流电弧光谱仪中的测定都在空气中进行，无须斯托伍德气室。所有的元素组合成一个单一的积分周期从4-45秒。积分延时提供4秒预燃烧和排除因直读光谱仪点火偶然引起的基质从电极喷出所造成发射线。其余所用的仪器和方法的条件在表1中列出。 表1 直读光谱仪操作条件 Parameter 参数 Setting 设置 DC Arc Stand Current 电流 Ignite at 12A, hold at 12 A for 45s, Stallwood Jet 无 Analytical Gap 电极间距 4 mm Electrodes 电极 Sample Electrode 下电极 Pedestal 1/8" in diameter and 1/4" diameter, thin-walled boiler cup (ASTM #S-1 and #S-3) Counter Electrode 上电极 1/8” diameter and pointed (ASTM #C-1) Sample 样品 Sample Size 样品质量 125 mg Buffer 缓冲 Ga2O3:Co3O4 68.44:1 by weight Internal Standard 内标 Co Integration Time 积分时间 4-45秒 上下电极均从Bay Carbon Inc (Bay City, MI)购买。样品电极作为底座，直径1/8英寸(p/N S-1)，带有直径1/4英寸的薄壁锅炉杯(p/N s-3)。上电极为1/8英寸（p/N C-1），上下电极之间间距为4mm, 并且在激发过程中随着电极及样品的消耗需要不断调整，以维持4mm的间距。 另一个方法是称量100mg样品到薄壁锅炉杯(ASTM s-2)中。无论是S-2还是S-3，在铀氧化物痕量分析中都能得到很好的结果，但关键在于不同的电极需称量不一样的样品量（S-2为100mg，S-3为125mg）。 标准样品准备 仪器的曲线校正是用从New Brunswick Laboratory (U.S. Department of Energy, Argonne, IL)购买的高纯铀氧化物标准品，内含感兴趣的元素浓度为<0.1 到 4 PPM。所有的标准浓度都是运用上面的方法进行称重、混合和分析。 校正曲线 铀氧化物标准曲线举例，如图1为B at 328.068 nm 的标准曲线图。B标准曲线图展示了具有代表性的仪器校准的精确度和准确度。 图1 高纯铀氧化物中B 249.678的标准曲线 结果 检出限 我们分别对仪器针对不同元素的检测限进行了研究。检测限的计算方法是7次校正空白测量值的标准差的3倍。检测限的测量研究结果如下表2所示，单位为PPM。由于在表2中的结果是基于低标准得到的，所以检出限略高于用纯净铀氧化物作为校准空白所得的结果。 另外，本方法包括较不灵敏波长的Na 330.232nm，以适应宽的动态工作浓度范围。此波长灵敏度的减少反映在检出限上，如下表。 表2 高纯铀氧化物中元素的检出限 Element Wavelength (nm) Detection Limit (ppm) Integration Time (s) Element Wavelength (nm) Detection Limit (ppm) Integration Time (s) Ag 328.068 0.12 4-45 Mg 279.553 3.8 4-45 Al 396.153 0.028 4-45 Mn 257.610 1.2 4-45 B 249.678 0.083 4-45 Mo 313.259 1.3 4-45 Be 234.861 0.015 4-45 Na 588.995 1.3 4-45 Bi 306.772 0.50 4-45 Na 330.232 9.0 4-45 Ca 393.366 4.7 4-45 Ni 305.082 2.7 4-45 Cd 228.802 0.11 4-45 Pb 283.307 0.39 4-45 Cr 284.325 4.8 4-45 Si 288.160 4.5 4-45 Cu 324.754 0.32 4-45 Sn 317.502 0.13 4-45 Fe 248.327 19.5 4-45 Zn 213.856 0.33 4-45 结论 通过上面的测量结果我们可以看出，Prodigy直流电弧光谱仪具有稳定的电弧电流控制技术，结合了同时进行信号采集和背景校正功能，能够对铀氧化物样品重复激发而获得较好的痕量元素检测限。