Развитие способов пробоподготовки и ввода проб в источники возбуждения и ионизации для комбинированных методик атомно-эмиссионного и масс-спектрального анализа

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) и двухструйной дуговой плазмой (АЭС-ДДП) и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) − это одни из наиболее информативных методов количественного химического анализа (КХА) веществ высокой чистоты и функциональных материалов, как по набору определяемых элементов, так и по пределам их обнаружения (ПО). При этом аналитических возможностей методов КХА в их стандартном исполнении не всегда достаточно для определения содержания аналитов на уровне 10-9−10-7% (ppb и ppt). Использование комбинированных (включающих стадию предварительного концентрирования примесей) методик КХА и альтернативных способов введения проб в ИСП, повышающих эффективность использования концентратов примесей, позволяет снизить инструментальные ПО аналитов на 1−2 порядка величины и расширить возможности методов. В представленном мини-обзоре рассмотрены результаты применения методов АЭС-ИСП, АЭС-ДДП и МС-ИСП для анализа высокочистых Ge, Cd, Te, Zn с концентрированием примесей отгонкой основного компонента, использованием электротермического испарения для ввода проб в плазменные источники, а также применением МС-ИСП с лазерной абляцией для анализа концентратов примесей так называемым “методом тонкого слоя”.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Н. Медведев

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: medvedev@niic.nsc.ru
Ресей, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 3

А. Сапрыкин

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный государственный исследовательский университет

Email: medvedev@niic.nsc.ru
Ресей, 630090, Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 3; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Әдебиет тізімі

  1. Dieu Thuy Ung T., Tran T.K. C., Nga Pham T., Nghia Nguyen D., Khang Dinh D., Liem Nguyen Q. CdTe and CdSe quantum dots: synthesis, characterizations and applications in agriculture // Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 2012. V. 3. Article 043001. https://doi.org/10.1088/2043-6262/3/4/043001
  2. Al-Hamdi T.K., McPherson S.W., Swain S.K., Jennings J., Duenow J.N., Zheng X., Albin D.S., Ablekim T., Colegrove E., Amarasinghe M., Ferguson A., Metzger W.K., Szeles C., Lynn K.G. CdTe synthesis and crystal growth using the high-pressure Bridgman technique // J. Crystal Growth. 2020. V. 534. Article 125466. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.125466
  3. Kim S., Song J.-Y., Kim D., Hong J., Cho I.J., Kim Y.H., Jeong J.-U., Yoon M.S., Ahn S.-J., Chung W.-K., Nam T.-K., Cho S. Effect of novel double treatment on the properties of CdTe solar cells // Energy Reports. 2021. V. 7. P. 1396. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.02.070
  4. Vidal S., Degert J., Tondusson M., Freysz E., Oberle J. Optimized terahertz generation via optical rectification in ZnTe crystals // J. Optical Society of America B. 2014. V. 31. P. 149. https://doi.org/10.1364/JOSAB.31.000149
  5. Bakker H., Cho G., Kurz H., Wu Q., Zhang X.-C. Distortion of terahertz pulses in electro-optic sampling // J. Opt. Soc. Am. B. 1998. V. 15. P. 1795. https://doi.org/10.1364/JOSAB.15.001795
  6. Vasiliev Ya.V., Akhmetshin R.R., Borovliev Yu.A., Grigoriev D.N., Gusev V.A., Shlegel V.N., Smakhtin V.P. BGO crystals grown by a low thermal gradient Czochralski technique // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1996. V. 379. P. 533. https://doi.org/10.1016/0168–9002(96)00613–4
  7. Sharp B.L. Pneumatic nebulisers and spray chambers for inductively coupled plasma spectrometry. A review. Part 1. Nebulisers // J. Anal. At. Spectrom. 1988. V. 3. P. 613.
  8. Суриков В.Т., Пупышев А.А. Введение образцов в индуктивно связанную плазму для спектрометрического анализа // Аналитика и контроль. 2006. № 2. С. 112.
  9. Черевко А.С., Юделевич И.Г., Попова В.П., Тагильцев А.П. Атомно-эмиссионный спектральный анализ порошков с использованием дугового двухструйного плазматрона // Журн. аналит. химии. 1988. Т. 43. С. 426.
  10. Баранова Л.Л., Каплан Б.Я, Назарова М.Г., Разумова Л.С. Химико-спектральный анализ материалов с отгонкой основы в токе аргона // Заводск. лаборатория. 1985. Т. 51. С. 31.
  11. Шелпакова И.Р., Щербакова О.И., Сапрыкин А.И., Юделевич И.Г., Ковалевский С.В., Россин А.Э., Миронова Н.Д., Марин А.С. Спектральный и масс-спектральный анализ кадмия высокой чистоты с концентрированием примесей отгонкой основы // Высокочистые вещества. 1987. № . 4. С. 203.
  12. Lundovskaya O.V., Medvedev N.S., Tsygankova A.R., Volzhenin A.V., Saprykin, A.I. Multi-element optical emission and mass spectrometry analysis of high-purity cadmium with vacuum preconcentration by matrix volatilization // Spectrochim. Acta B. 2021. V. 177. Article 106049. https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.106049
  13. Medvedev N.S., Orlov N.A., Saprykin A.I. Matrix volatilization ICP-OES and ICP-MS for trace elements analysis in high-purity tellurium materials // At. Spectrosc. 2022. V. 43. P. 430. https://doi.org/10.46770/AS.2022.248
  14. Sentimenti E., Mazzetto G., Milella E. Determination of impurities in germanium tetrachloride, germanium dioxide and high-purity germanium by Zeeman-effect electrothermal atomic absorption spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 1993 V. 8. P. 89. https://doi.org/10.1039/ja9930800089
  15. Niemela M., Kola H., Peramaki P. Determination of trace impurities in germanium dioxide by ICP-OES, ICP-MS and ETAAS after matrix volatilization: A long-run performance of the method // Anal. Sci. 2014. V. 30. P. 735. https://doi.org/ 10.2116/analsci.30.735
  16. Guselnikova T. Ya., Tsygankova A.R., Medvedev N.S. Matrix volatilization in a flow reactor for multi-element analysis of high purity germanium by ICP-MS // Spectrochim. Acta B. 2022. V. 197. Article 106544. https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106544
  17. Цыганкова А.Р., Шелпакова И.Р., Шестаков В.А., Сапрыкин А.И. Химико-спектральный анализ высокочистого триоксида молибдена // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2010. Т. 76. № 9. С. 3.
  18. Цыганкова А.Р., Шаверина А.В., Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И. Сравнение аналитических возможностей комбинированных методик анализа высокочистых веществ с возбуждением излучения в дуге постоянного тока и индуктивно связанной плазме // Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 4. С. 420.
  19. Medvedev N.S., Shaverina A.V., Tsygankova A.R., Saprykin A.I. Analysis of high-purity germanium dioxide by ETV-ICP-AES with preliminary concentration of trace elements // Talanta. 2016. V. 155. P. 358. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.02.052
  20. Gunn A.M., Millard D.L., Kirkbright G.F. Optical emission spectrometry with an inductively coupled radiofrequency argon plasma source and sample introduction with a graphite rod electrothermal vaporisation device. Part I. Instrumental assembly and performance characteristics // Analyst. 1978. V. 103. P. 1066. https://doi.org/10.1039/AN9780301066
  21. Kirkbright G.F., Snook R.D. Volatilization of refractory compound forming elements from a graphite electrothermal atomization device for sample introduction into an inductively coupled argon plasma // Anal. Chem. 1979. V. 51. P. 1938. https://doi.org/10.1021/ac50048a011
  22. Hsu W.H., Jiang S.J., Sahayam A.C. Determination of Cu, As, Hg and Pb in vegetable oils by electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry with palladium nanoparticles as modifier // Talanta. 2013. V. 117. P. 268. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.09.013
  23. Nixon D.E., Fassel V.A., Kniseley R.N. Tantalum filament vaporization of microliter samples // Anal. Chem. 1974. V. 46. P. 210. https://doi.org/10.1021/ac60338a018
  24. Barth P., Hauptkorn S., Krivan V. Analysis of silicon dioxide and silicon nitride powders by electrothermal vaporization inductively coupled plasma atomic emission spectrometry using a tungsten coil and slurry sampling // J. Anal. At. Spectrom. 1997. V. 12. P. 1359. https://doi.org/10.1039/ja9920700521
  25. Badiei H.R., Lai B., Karanassios V. Micro- and nano-volume samples by electrothermal, near-torch vaporization sample introduction using removable, interchangeable and portable rhenium coiled-filament assemblies and axially viewed inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry // Spectrochim. Acta B. 2012. V. 77. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.sab.2012.07.025
  26. Kuptsov A.V., Medvedev N.S., Lundovskaya O.V., Saprykin A.I., Labusov V.A. Direct analysis of tellurium solid samples with a two-jet arc plasma using electrothermal vaporization // J. Anal. At. Spectrom. 2021. V. 36. P. 2669. https://doi.org/10.1039/D1JA00286D
  27. Kuptsov A.V., Medvedev N.S., Polyakova E.V., Saprykin A.I., Labusov V.A. Using of electrothermal vaporization for direct analysis of zinc solid samples by two-jet arc plasma optical emission spectrometry // Spectrochim. Acta B. 2022. V. 194. Article 106475. https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106475
  28. Medvedev N.S., Lundovskaya O.V., Saprykin A.I. Direct analysis of high-purity cadmium by electrothermal vaporization inductively coupled plasma optical emission spectrometry // Microchem. J. 2019. V. 145. P. 751. https://doi.org/10.1016/j.microc.2018.11.014
  29. Medvedev N.S., Volzhenin A.V., Saprykin A.I. Determination of trace elements in high-purity tungsten by electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry // Microchem. J. 2020. V. 157. Article 104970. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.104970
  30. Шаверина А.В., Цыганкова А.Р., Сапрыкин А.И. Методика ИСП-АЭС анализа кремния с микроволновым разложением и концентрированием // Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. С. 26. https://doi.org/10.7868/S004445021501017X.
  31. Высокочистые вещества / Под ред. Чурбанова М., Карпова Ю., Зломанова П., Федорова В.М.: Научный мир, 2018. 996 с.
  32. Сапрыкин А.И., Шелпакова И.Р., Чанышева Т.А., Юделевич И.Г. Метод тонкого слоя в искровой масс-спектрометрии. Анализ поверхности кремниевых пластин // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 7. С. 1238.
  33. Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Чанышева Т.А., Юделевич И.Г. Метод тонкого слоя в искровой масс-спектрометрии. Анализ особо чистой воды // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 4. С. 581.
  34. Чанышева Т.А., Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Янковская Л.М., Юделевич И.Г. Анализ кислот особой чистоты химико-спектральным и искровым масс-спектрометрическим методами с концентрированием примесей // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 6. С. 979.
  35. Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Юделевич И.Г. Искровой масс-спектрометрический анализ материалов высокой чистоты с концентрированием примесей // Проблемы аналит. химии. 1984. Т. 7. С. 143.
  36. Медведев Н.С., Курбатова В.Д., Сапрыкин А.И. Метод тонкого слоя для ЛА-МС-ИСП-анализа концентратов примесей // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 3. С. 208. https://doi.org/10.31857/S004445022303009X

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Diagram of the vacuum distillation unit. 1 – quartz chamber, 2 – quartz bowl with analyzed sample (1-3 g), 3 – recess for temperature sensor, 4 – heater, 5 – quartz stand, 6 – cooling tube.

Жүктеу (23KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Diagram of the device for electrothermal evaporation. 1 – graphite cuvette, 2 – analyzed sample or concentrate of impurities, 3 – injection into a plasma source.

Жүктеу (32KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024