无机固体样品中碳的分析方法综述

本文综述了高温燃烧-红外吸收法、气体容量法、碱石棉吸收重量法、库仑滴定法、非水滴定法、火花源-原子发射光谱法、辉光放电-发射光谱法、激光诱导激发光谱、X射线荧光光谱法、X射线光电子能谱法等分析方法在金属合金、环境地质样品、无机非金属材料等无机固体样品碳含量分析中的应用现状。讨论了碳分量分离与分析的常规流程与方法。     

长度标准器超声清洗参数设计研究

针对提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)中等离子体的发射光谱强度的问题,提出一种在铜样品表面沉积金纳米颗粒的方法。在样品表面沉积纳米金颗粒后对铜进行激光诱导击穿(NELIBS),得到NELIBS和LIBS下的发射光谱强度增强因子、信噪比等参数。实验表明,通过在铜样品表面沉积金纳米颗粒的LIBS(NELIBS)可以有效增强等离子体辐射光谱信号强度,铜元素谱线增强因子最高可达8.01,微量元素镁元素谱线增强因子最高为6.01,且增强因子均随激光能量的增加而逐渐减小并趋于稳定;NELIBS可以明显改善信噪比,铜元素在激光脉冲能量为80 mJ时达到最优,镁元素在激光能量为50 mJ时达到最优。对谱线Cu I 521.8 nm和Mg II 279.569 nm进行洛伦兹拟合,并得到半高全宽,发现纳米金颗粒使谱线半高全宽增加,谱线Mg II 279.569 nm的半高全宽增加了165.58%,谱线Cu I 521.8 nm的半高全宽增加了30%。样品中的微量元素因谱线强度低、信噪比差而无法探测到,通过此方法可以有效提高探测能力。     

纳米金改善激光诱导等离子体探测方法研究

针对提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)中等离子体的发射光谱强度的问题,提出一种在铜样品表面沉积金纳米颗粒的方法。在样品表面沉积纳米金颗粒后对铜进行激光诱导击穿(NELIBS),得到NELIBS和LIBS下的发射光谱强度增强因子、信噪比等参数。实验表明,通过在铜样品表面沉积金纳米颗粒的LIBS(NELIBS)可以有效增强等离子体辐射光谱信号强度,铜元素谱线增强因子最高可达8.01,微量元素镁元素谱线增强因子最高为6.01,且增强因子均随激光能量的增加而逐渐减小并趋于稳定;NELIBS可以明显改善信噪比,铜元素在激光脉冲能量为80 mJ时达到最优,镁元素在激光能量为50 mJ时达到最优。对谱线Cu I 521.8 nm和Mg II 279.569 nm进行洛伦兹拟合,并得到半高全宽,发现纳米金颗粒使谱线半高全宽增加,谱线Mg II 279.569 nm的半高全宽增加了165.58%,谱线Cu I 521.8 nm的半高全宽增加了30%。样品中的微量元素因谱线强度低、信噪比差而无法探测到,通过此方法可以有效提高探测能力。     

真空紫外惰性气体放电光源

通常用于红外、可见和近紫外光谱区的各种热辐射源以及普通激发原子谱线的线光谱光源均不适于真空紫外光谱区。本报告介绍了找们用直流高压激发充氢以及惰性气体的毛细管辉光放电得到强线谱光源。此光源可产生从900到1650埃氢分子线谱和1670到3000埃的氢分子连续谱,以及氦、氩等惰性气体原子共振线和一次电离的强线谱。     

镍基高温合金中Co元素可见光谱定量分析研究

使用可见光谱数字化分析技术解决了无法在近紫外光区观测Co元素灵敏谱线的问题。着重研究了镍基高温合金中co元素C0393．60nm分析谱线组的谱线特征,并借助A1394．41nm和A1396．15nm两条铝元素的灵敏谱线快速、准确地进行C0393．60nm谱线组的视场定位和谱线辨识。使用C0393．60nm谱线为分析谱线,Fe393．03nm谱线为比较谱线,对5种不同Co元素含量的镍基高温合金标准样品进行了分析测定。结果表明,分析谱线与比较谱线的强度比值与样品的Co元素含量有较好的线性正比关系,实际工作中可以使用可见光谱数字化系统测定镍基合金中Co元素含量。     

合金工具钢中Cr、W、Mo、V、Mn元素的看谱定量分析方法

看谱定性、定量分析取决于光谱图和分析标志。在现行光谱图中,由于缺少看谱仪的视场光栅波长值和手轮刻度值,标出波长值的元素线和铁线又很少,仅依靠图中标注的元素线进行目视观察,对图中未标注元素的分布谱线难以识别谱线元素,并且重叠和相邻的元素谱线甚多,易造成失误。如Mo线486.800nm与Co线486.788nm重叠,当样品Mo≥0.5％时,易误定Mo为Co。现行分析标志采用组别评定,组别评定存在着两方面不足:一方面评定元素含量的元素线和铁线很少,对元素含量的微小变化,很难用谱线显示出来,形成元素线的含量强度与铁线强度之比差距很大。另一方面,     

钛合金中钼元素数字化可见光谱快速分析法

使用数字化看谱镜对钛合金中钼(Mo)元素可见光谱进行了分析测定,选用Mo553.31nm和Ti551.44nm作为分析谱线和比较谱线,对不同Mo元素含量的钛合金样品进行了定量分析探索,数据显示分析谱线和比较谱线的强度比值与Mo元素含量成正比关系。结果表明,数字化看谱镜在保持快速分析特点的同时可以达到定量分析目的,能够有效解决钛合金中Mo元素的快速定量分析及材料牌号鉴别问题。     

激光诱导铜产生等离子体羽辉的颜色特性

为了研究等离子体羽的辐射特性,建立了激光诱导辐射模型。通过时空分辨光谱测量技术,测定了激光烧蚀铜诱导产生等离子体羽辉在氧气环境下的发射光谱及其发射强度随时间与空间的分布;利用快速照相法,拍摄了等离子体羽的照片。结果表明:等离子体羽光谱主要由Cu的原子谱线、一价离子谱线组成;其不同区域的颜色不同,且随环境气压而变化。认为等离子体羽的不同区域诱导发光机理不同,中心区域以连续辐射为主;中间区域以原子谱线和一价离子谱线为主;外围区域以原子谱线为主。连续辐射主要来自近靶处高能电子运动而产生的韧致辐射以及电子和一价离子的复合;一价离子谱线主要来自近靶处高能电子与一价离子碰撞传能;原子谱线主要来自电子与原子的碰撞传能以及近靶处电子与一价离子的复合。     

微小等离子体反应器的制作及性能测试

设计了基于并行探针驱动的扫描刻蚀加工系统,用于微纳米尺度的刻蚀加工.研究了系统的核心器件—微小等离子体反应器的电学特性和发射光谱特性,以了解反应器中产生的反应等离子体性能的变化规律.基于微机电系统(MEMS)加工工艺制备了中间带有倒金字塔形状微型空腔的金属-绝缘体-金属3层结构的微小等离子体反应器.搭建了可测量等离子体伏安特性和发射光谱特性的实验系统,对放电气体为SF6,工作气压在5～12 kPa,直流驱动模式下的微小等离子体反应器的电学和光谱特性进行了测试.实验结果表明,放电电流随着放电电压的增加而近似线性递增,放电电流由5 kPa时的2.1～2.82 μA递增到12 kPa时的3.6～4.2 μA,表明所产生的微小等离子体处于异常辉光放电模态.当器件特征尺寸由150 μm减小至30 μm时,微小等离子体发射光谱中氟原子特征谱线(703.7 nm)峰值增大了约56％,表明微小等离子体的浓度随尺度缩小而增强.实验结果表明,设计的微小等离子体反应器基本满足扫描刻蚀加工所需的高浓度等离子体源的性能要求.     

光电译谱仪直读标尺的原理和装置

在发射光谱分析中,元素谱线的发射强度常以感光板上谱线的黑度来度量。为了实现含量直读及测量自动化,我们根据光谱定量关系式推导出与含量 C 成正比的反对数标尺。在数学模拟的基础上,实现了电路上的模拟。设计了具有黑度自动保持、相对强度与绝对强度转换、工作曲线的校直、样品含量直读、数字显示、自动打印、温度控制的光电译谱仪。     

Measurement of volume resistivity∕conductivity of metallic alloy in inhibited seawater by optical interferometry techniques

Optical interferometry techniques were used for the first time to measure the volume resistivity∕conductivity of carbon steel samples in seawater with different concentrations of a corrosion inhibitor. In this investigation, the real-time holographic interferometry was carried out to measure the thickness of anodic dissolved layer or the total thickness, U(total), of formed oxide layer of carbon steel samples during the alternating current (ac) impedance of the samples in blank seawater and in 5-20 ppm TROS C-70 inhibited seawater, respectively. In addition, a mathematical model was derived in order to correlate between the ac impedance (resistance) and the surface (orthogonal) displacement of the surface of the samples in solutions. In other words, a proportionality constant [resistivity (ρ) or conductivity (σ) = 1∕ρ] between the determined ac impedance [by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technique] and the orthogonal displacement (by the optical interferometry techniques) was obtained. The value of the resistivity of the carbon steel sample in the blank seawater was found similar to the value of the resistivity of the carbon steel sample air, around 1 × 10(-5) Ω cm. On the contrary, the measured values of the resistivity of the carbon steel samples were 1.85 × 10(7), 3.35 × 10(7), and 1.7 × 10(7) Ω cm in 5, 10, and 20 ppm TROS C-70 inhibited seawater solutions, respectively. Furthermore, the determined value range of ρ of the formed oxide layers, from 1.7 × 10(7) to 3.35 × 10(7) Ω cm, is found in a reasonable agreement with the one found in literature for the Fe oxide-hydroxides, i.e., goethite (α-FeOOH) and for the lepidocrocite (γ-FeOOH), 1 × 10(9) Ω cm. The ρ value of the Fe oxide-hydroxides, 1 × 10(9) Ω cm, was found slightly higher than the ρ value range of the formed oxide layer of the present study. This is because the former value was determined by a dc method rather than by an electromagnetic method, i.e., holographic interferometry with applications of EIS, i.e., ac method. As a result, erroneous measurements were recorded due to the introduction of heat to Fe oxide-hydroxides.     

电化学机械复合抛光薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底

设计了针对薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底的电化学机械复合抛光法以满足其对表面粗糙度、光反射率和有害物质扩散的要求。首先,设计并制造了一种用于平面加工的复合阴极刀具,理论分析了它的材料去除机理。然后,结合法拉第原理和黏着摩擦理论分析了电化学腐蚀行为和摩擦力作用行为,解决了电化学腐蚀和机械去除钝化膜的匹配一致性问题。最后,以50mm×50mm×0.3mm规格的304不锈钢为阳极工件,对提出的方法进行了实验验证。结果显示:对衬底加工20min后,其表面粗糙度Ra从124nm降到10nm;表面反射率从加工前的56.8%提高到62.4%;表面金属氧化层的形成(氧化铁和氧化铬),有效阻挡了Fe和Cr离子的扩散。实验显示,提出的方法是处理柔性不锈钢表面的有效方法,成本低、效率高。     

45钢表面铬、硼、碳三元铸渗层的组织和硬度

以硼铁、石墨、高碳铬铁粉为原料,采用涂料法在45钢铸件表面制备硼、铬和碳三元铸渗层,研究了不同的涂料配比对表面铸渗层组织和硬度的影响。结果表明:表面铸渗层主要由马氏体、Cr23C6、Fe-Cr、Fe23(C,B)6和Fe3C等相组成,使铸件表面的硬度提高了近3倍;涂料的最佳配比为w(Cr)∶w(B)∶w(C)=80∶10∶10。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定TC1合金中Al、Mn

本文建立了ICP-AES法直接测定TC1合金中Al、Mn的分析方法。TC1属于难熔金属合金,本方法采用硝酸-氢氟酸混酸可较快溶解样品,并采用基体匹配法消除基体干扰。选择308.215nm和259.372nm分别作为铝、锰的分析线。试验结果表明:在优化的实验条件下,待测元素的回收率为98.6%～99.2%,RSD(n=5)均小于1.0%。并将该方法应用于标准样品中铝、锰的测定,测定结果与标准值基本一致。     

湿法消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定银铜钛合金中钛含量

采用硝酸和稀硫酸溶解样品,选择Ti 323.966 nm为分析谱线,建立了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定银铜钛合金中钛含量的分析方法。实验结果表明,钛的质量浓度在0~80μg/mL范围内与发射强度呈线性相关,校准曲线的线性回归方程为y=83.132 x+21.113,相关系数r=0.999973。该方法中钛的检出限为0.071μg/mL。本实验方法用于银铜钛合金中钛含量的分析,检测结果的相对标准偏差RSD﹤1%(n=10),加标回收率大于99%。与传统化学分析方法进行比对,测定结果一致。     

spICP-MS准确定量多分散金纳米颗粒的颗粒数量浓度

建立了基于单颗粒电感耦合等离子体质谱（spICP-MS）法准确定量分析多分散金纳米颗粒（AuNPs）的颗粒数量浓度。以包含30 nm和60 nm AuNPs的多分散样品为研究对象,考察载气流速和采样深度对尺寸分辨率,以及采集时间和驻留时间对颗粒数量浓度测定结果的影响。研究表明：优化载气流速能显著改善尺寸分辨率,而采样深度的影响相对较小,在载气流速0.8 L/min、采样深度9 mm时,获得了最佳的尺寸分辨率;延长采集时间能有效降低测定结果的相对标准偏差（RSD）,当采集时间增加至180 s时,多分散样品中30 nm和60 nm AuNPs颗粒数量浓度测定值的相对标准偏差降至5%以下（n=3）;选取驻留时间为0.1 ms时,测定结果与配制值相符,且颗粒信号与离子信号的区分更加明显。在优化的条件下,粒径和颗粒数量浓度检出限分别为10 nm和49 NPs/g。采用本方法对不同混合比例的多分散样品进行定量分析,其测定结果与标准值相符,证明了方法的可靠性。将该方法应用于自来水、泉水和湖水中多分散纳米颗粒的定量测定,3种水样的加标回收率在80%~120%之间。本方法具有尺寸分辨率高、测量精密度好、离子干扰小等优点,可为环境基体中多分散纳米颗粒的定量测定提供方法参考。     

HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY DETERMINATION OF ANILINES WITH FLUORESCENT DETECTION AND PRE-COLUMN DERIVATIZATION

A simple, sensitive, and rapid reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) method for the determination of anilines in water is proposed. The use of 2,7-diethylamino-2-oxo-2H-chromen-3-yl-benzothiazole-6-sulfonylchloride (coumarin 6-SO₂Cl) as a fluorigenic-labeling reagent was investigated. The label reacted with aniline within 30 min under mild conditions (ambient temperature, pH 9.0) to give sulfonamides that were separated by RP-HPLC employing fluorescence detection with an excitation wavelength of 470 nm and an emission wavelength of 520 nm. The optimum conditions for fluorescence, derivatization, and chromatographic separation were established. The calibration curves were linear for the range 0–800 ppb. The proposed method was applied for the determination of anilines in spiked drinking water samples and irrigation water samples with recoveries of 90.0–103.9% and relative standard deviations of 1.2–4.7%, respectively. This method showed good accuracy and repeatability that can be used for the quantification of aniline in real samples.     

离子色谱-紫外检测法测定牛奶中的三聚氰胺

建立离子色谱-紫外法检测牛奶中三聚氰胺的方法。利用乙腈沉淀牛奶中的蛋白,十八烷基(ODS)固相萃取柱对上清液中的三聚氰胺进行富集。选用SH-Cation 2阳离子交换色谱柱,以甲烷磺酸(MSA)作淋洗液,240nm紫外波长下进行检测。该法在0.10～10.0mg/L范围内线性关系良好,R~2为0.9998,检测限为0.50 μ g/L,加标回收率在92.0%～99.8%之间。方法简便易行,灵敏度高,结果准确。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定蛋白饲料中微营养元素

蛋白饲料经干灰化处理,以5%HC1作为溶解介质,电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定矿样中铜、铁、锰、锌等微营养元素含量,方法基体效应较小,共存元素、各待测元素之间没有明显干扰。使用该法分析3种不同类型的实际样品(豆粕、浓缩蛋白、鱼粉),分析结果与国家标准方法测定值一致,均在允许误差范围内。方法回收率为Cu920%、 Fe103.2%、 Mn98.0%、 Zn104.0%,方法的精密度(RSD,n = 12) 0.90%～1.50%。与现行单元素分析方法相比,分析周期短,适用于大批量蛋白饲料的日常检验。     

ICP-AES法测定锂离子电极材料钛酸锂中常量和微量元素

提出电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定钛酸锂中Li,Ti,Al,Ba,Co,Fe,Mg,Zn等多种常量和微量组分的分析方法。研究试样处理方法,样品采用盐酸和氢氟酸室温处理后,再用硼酸络合过量的氟离子。采用优化的仪器工作条件,选择各元素合适的分析线,采用内标法消除干扰,选择钇作为内标元素,方法回收率为90.0%-106.2%,相对标准偏差为0.62%-3.49%,方法操作简便、快速、准确。