辉光放电质谱检测:解析这一高精度分析技术

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辉光放电质谱检测:解析这一高精度分析技术

概括

辉光放电质谱(Glow Discharge Mass Spectrometry,简称GDMS)是一种具有高灵敏度和高分辨率的质谱分析技术。它通过辉光放电源激发样品,在真空环境下产生等离子体,进而分析元素成分。辉光放电质谱被广泛应用于材料科学、环境监测、地质勘探及生物医学等领域,因其能够精准检测出样品中的微量元素及其同位素成分,在科研及工业领域中发挥着重要作用。

检测样品

辉光放电质谱适用于各种固体和液体样品的分析,尤其是金属、合金、涂层、薄膜等高密度材料。常见的检测样品包括:

  • 金属材料:如钢铁、铝合金、铜合金等。
  • 电子元件:例如半导体、光电材料等。
  • 环境样品:如土壤、污水、空气中的微量元素。
  • 生物样品:如血液、组织样本等。

通过这些样品的分析,GDMS可以精准地识别出其中的金属元素及其他微量元素,为科研人员提供详细的成分数据。

检测项目

辉光放电质谱的检测项目主要包括元素分析和同位素分析。具体检测项目可根据实验的需求进行调整,主要包括:

  • 元素定性分析:识别样品中所含的各种元素。
  • 元素定量分析:测定元素的浓度,包括微量元素的检测。
  • 同位素分析:分析同位素比例,为地质学和环境科学研究提供支持。
  • 表面分析:通过分析样品表面的元素分布情况,了解材料的表面特性。

这些检测项目可以为不同领域的科学研究提供精准的实验数据,帮助研究人员得出可靠的结论。

检测仪器

辉光放电质谱的核心仪器包括辉光放电源和质谱分析仪。辉光放电源通过产生等离子体来激发样品,常见的辉光放电源有:

  • 直接辉光放电源:通常用于分析大面积的固体样品。
  • 微辉光放电源:适用于分析小范围区域的样品,具有更高的空间分辨率。

与辉光放电源配套的质谱仪则负责分析样品中离子的质量和电荷,常见的质谱仪类型有:

  • 四极质谱仪:具有较高的灵敏度和分辨率,适用于元素的定量分析。
  • 时间飞行质谱仪:以其极高的分辨率和快速分析能力,适用于复杂样品的快速检测。

这些仪器结合使用,使得辉光放电质谱在元素分析中具有无可比拟的优势。

检测方法

辉光放电质谱的检测方法主要包括以下几个步骤:

  1. 样品制备:样品需要预处理,确保表面无污染,适合进行辉光放电分析。
  2. 辉光放电:将样品放入真空腔体中,施加电场,产生辉光放电源。样品表面的元素在高能量的电离作用下转化为离子。
  3. 质谱分析:产生的离子通过质谱仪分析,根据离子的质量和电荷特征,识别并量化样品中的元素。
  4. 数据处理:通过专门的软件对质谱数据进行分析,得到元素的浓度、同位素分布等信息。

这一过程能够快速、精确地获取样品中各类元素的信息,是一种高效且高度敏感的分析技术。

检测标准(部分)

《 YS/T 1600-2023 碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1600-2023
    中国标准分类号:H17
  • 发布日期:2023-04-21
    国际标准分类号:77.040.30
  • 实施日期:2023-11-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会、全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的辉光放电质谱测定方法。本文件适用于碳化硅单晶中痕量杂质元素含量的测定。各元素测定范围见表1。

《 YS/T 38.3-2023 高纯镓化学分析方法 第3部分:痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯镓化学分析方法 第3部分:痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 38.3-2023
    中国标准分类号:H17
  • 发布日期:2023-04-21
    国际标准分类号:77.04
  • 实施日期:2023-11-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会、全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯镓化学分析方法 第3部分:痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯镓中痕量杂质元素含量的测定方法。本文件适用于高纯镓中痕量杂质元素含量的测定。各元素测定范围见表1。

《 YS/T 1599-2023 高纯锆化学分析方法 痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯锆化学分析方法 痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1599-2023
    中国标准分类号:H14
  • 发布日期:2023-04-21
    国际标准分类号:77.120.99
  • 实施日期:2023-11-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金有色金属其他有色金属及其合金制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯锆化学分析方法 痕量杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯错中63种元素含量的测定方法。本文件适用于高纯锆中63种元素含量的测定。元素测定范围0.05mg/kg~20.0mg/kg。

《 T/CSTM 01099-2024 镍基变形高温合金 痕量元素的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:镍基变形高温合金 痕量元素的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:T/CSTM 01099-2024
    中国标准分类号:H10/19/M731
  • 发布日期:2024-10-31
    国际标准分类号:77.040.30
  • 实施日期:2025-01-31
    团体名称:中关村材料试验技术联盟
  • 标准分类:冶金M 科学研究和技术服务业
  • 内容简介:

    本文件规定了采用辉光放电质谱(GD-MS)法测定镍基变形高温合金中痕量元素的方法,包含原理、试验条件、试剂和材料、仪器设备、样品、试验步骤、试验数据处理、精密度检验、正确度评定、不确定度评定、质量保证和控制、试验报告

    本文件适用于镍基变形高温合金中痕量元素的测定,分析元素种类及分析范围见表1

    定量元素及半定量元素种类、测定上限可根据校准样品中元素的种类及含量范围适当调整

    本文件规定了采用辉光放电质谱(GD-MS)法测定镍基变形高温合金中痕量元素的方法,包含原理、试验条件、试剂和材料、仪器设备、样品、试验步骤、试验数据处理、精密度检验、正确度评定、不确定度评定、质量保证和控制、试验报告。本文件适用于镍基变形高温合金中痕量元素的测定,分析元素种类及分析范围见表1。定量元素及半定量元素种类、测定上限可根据校准样品中元素的种类及含量范围适当调整。

《 T/SCS 000022-2024 钼合金 痕量元素分析 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:钼合金 痕量元素分析 辉光放电质谱法
  • 标准号:T/SCS 000022-2024
    中国标准分类号:M751
  • 发布日期:2024-08-27
    国际标准分类号:71.040.40
  • 实施日期:2024-09-27
    团体名称:上海市硅酸盐学会
  • 标准分类:化工技术M 科学研究和技术服务业
  • 内容简介:

    本标准采用辉光放电质谱(GD-MS)法检测该类材料痕量元素的种类及含量,GD-MS具有制样简单、直接分析、同时检测除H以外所有元素、检出限低至μg/g~ng/g甚至pg/g数量级。

《 T/JSGA 008-2024 高含量贵金属首饰金、 银、铂、钯含量的测定 辉光放电质谱法(差减法) 》标准简介

  • 标准名称:高含量贵金属首饰金、 银、铂、钯含量的测定 辉光放电质谱法(差减法)
  • 标准号:T/JSGA 008-2024
    中国标准分类号:M745
  • 发布日期:2024-04-02
    国际标准分类号:01.110
  • 实施日期:2024-04-09
    团体名称:江苏省黄金协会
  • 标准分类:综合、术语学、标准化、文献M 科学研究和技术服务业
  • 内容简介:

    均匀的试样作为辉光放电的阴极,其表面原子在氩离子的撞击下,从样品表面剥离下来(阴极溅射),进入负辉区,通过电子碰撞和彭宁碰撞转化成带电离子。随后待测元素的同位素离子被导入质谱仪,记录同位素离子谱峰强度。根据相对灵敏度因子计算得到待测杂质元素含量,通过差减法计算得到基体元素金、银、铂、钯的含量。

《 YS/T 1530-2022 高纯锡化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯锡化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1530-2022
    中国标准分类号:H13
  • 发布日期:2022-09-30
    国际标准分类号:77.120.60
  • 实施日期:2023-04-01
    技术归口:
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金有色金属铅、锌、锡及其合金制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯锡化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯锡中杂质元素含量的测定方法。本文件适用于高纯锡中杂质元素含量的测定。各元素测定范围:0.001μg/g~5μg/g。

《 JJF(有色金属)0003-2020 直流辉光放电质谱仪校准规范 》标准简介

  • 标准名称:直流辉光放电质谱仪校准规范
  • 标准号:JJF(有色金属)0003-2020
    标准状态:现行
  • 发布日期:2020-12-09
    归口单位
  • 实施日期:2020-12-09
    发布部门:国家市场监督管理总局
  • 代替标准:
    标准类别:计量检定规程
  • 文件格式:纸质版或者PDF电子版(用Acrobat Reader打开)或Word版本doc格式
  • 内容简介:

    本规范适用于直流辉光放电质谱仪的校准。

《 T/CSTM 00445-2021 辉光放电质谱仪校准规范 》标准简介

  • 标准名称:辉光放电质谱仪校准规范
  • 标准号:T/CSTM 00445-2021
    中国标准分类号:A61/M745
  • 发布日期:2021-03-02
    国际标准分类号:17.020
  • 实施日期:2021-06-03
    团体名称:中关村材料试验技术联盟
  • 标准分类:A 农、林、牧、渔业计量学和测量、物理现象
  • 内容简介:

    本文件规定了辉光放电质谱仪的原理、术语和定义、计量特性、校准条件、校准项目及校准方法、校准结果表达和复校时间间隔本文件适用于辉光放电质谱仪主要性能指标的校准本文件规定了辉光放电质谱仪的原理、术语和定义、计量特性、校准条件、校准项目及校准方法、校准结果表达和复校时间间隔

    本文件适用于辉光放电质谱仪主要性能指标的校准

《 DB35/T 1146-2011 硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:DB35/T 1146-2011
    中国标准分类号:H80
  • 发布日期:2011-04-10
    国际标准分类号:29.045
  • 实施日期:2011-07-10
    技术归口:中国科学院福建物质结构研究所
  • 代替标准:
    主管部门:福建省质量技术监督局
  • 标准分类:电气工程科学研究和技术服务业福建省半导体材料
  • 内容简介:

    地方标准《硅材料中杂质元素含量测定 辉光放电质谱法》由中国科学院福建物质结构研究所归口上报,主管部门为福建省质量技术监督局。本标准规定了测定硅材料中杂质元素含量的辉光放电质谱法(GDMS)所涉及的术语和定义、原理、试剂与材料、仪器设备、样品要求、样品要求、分析步骤、结果计算、允许偏差。本标准适用于纯度不高于99.99999%的硅材料中的杂质元素Li、Be、B、Na、Mg、A1、P、K、Th、U等元素的测定

《 YS/T 1504-2021 高纯钯化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯钯化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1504-2021
    中国标准分类号:H15
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:金属材料化学分析冶金金属材料试验制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯钯化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯钯中杂质元素含量的测定方法,测定元素见表1。本文件适用于高纯钯中杂质元素含量的测定。各元素测定范围:0.001μg/g~100μg/g。

《 YS/T 1506-2021 高纯铱化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯铱化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1506-2021
    中国标准分类号:H15
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯铱化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯铱中杂质元素含量的测定方法,测定元素见表1。本文件适用于高纯铱中杂质元素含量的测定。各元素测定范围:0.001μg/g~100μg/g。

《 YS/T 1505-2021 高纯钌化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯钌化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1505-2021
    中国标准分类号:H15
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯钌化学分析方法?杂质元素含量的测定?辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯钌中杂质元素含量的测定方法,测定元素见表1。本文件适用于高纯钌中杂质元素含量的测定。各元素测定范围:0.001μg/g~100μg/g。

《 YS/T 1495-2021 高纯铑化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯铑化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1495-2021
    中国标准分类号:H15
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯铑化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯铑中杂质元素含量的测定方法,测定元素见表1。本文件适用于高纯铑中杂质元素含量的测定。各元素测定范围:0.001μg/g~100μg/g。

《 YS/T 1494-2021 高纯金化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法 》标准简介

  • 标准名称:高纯金化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法
  • 标准号:YS/T 1494-2021
    中国标准分类号:H15
  • 发布日期:2021-12-02
    国际标准分类号:77.040
  • 实施日期:2022-04-01
    技术归口:全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)
  • 代替标准:
    主管部门:工业和信息化部
  • 标准分类:冶金金属材料试验金属材料化学分析制造业YS 有色金属
  • 内容简介:

    行业标准《高纯金化学分析方法 杂质元素含量的测定 辉光放电质谱法》,主管部门为工业和信息化部。本文件规定了高纯金中杂质元素含量的测定方法,测定元素见表1。本文件适用于高纯金中杂质元素含量的测定。各元素测定范围为0.001μg/g~100μg/g。

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结语

辉光放电质谱作为一项先进的分析技术,具有极高的灵敏度和精准度,能够为科研人员提供精确的元素成分和同位素分析数据。随着技术的不断进步,它将在材料科学、环境监测、生命科学等多个领域发挥越来越重要的作用。随着设备和方法的不断优化,辉光放电质谱的应用前景无疑会更加广泛,为各类科研提供更多的支持和保障。

结语

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