簡(jiǎn)介 REE 技術(shù)中廣泛用作催化劑和磁性材料 稀土元素在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域和低碳 ， 稀土元素（REE）的其他重要用途是純度 生產(chǎn)特殊金屬合金 ，因此生產(chǎn)高純度稀土金屬或 、玻璃和高性能電子器件 氧化物至關(guān)重要 。稀土元素的 。 價(jià)格取決于其 釓（Gd）通常用于生產(chǎn)磁性化合物。Gd同樣可以用于生產(chǎn)鎂釓合金， 因其出色的耐腐蝕性，廣泛運(yùn)用于高強(qiáng)度輕量組件的應(yīng)用。1此外，由 于釓?fù)凰氐闹凶游战孛娲?控制核反應(yīng)堆的正常運(yùn)行狀態(tài)， ， 即核臨界狀態(tài) 因此也常用于核燃料循環(huán)設(shè)施中 。 ，用來(lái) 2 以上這些應(yīng)用對(duì)釓金屬的純度有著高的要求 雜質(zhì)的檢測(cè)能力尤為重要。長(zhǎng)期以來(lái)，電感耦合等離子體質(zhì)譜 ，因此，針對(duì)釓元素痕量 （ICPMS 物中雜質(zhì)的技術(shù) ）因其低濃度檢測(cè)能力廣受認(rèn)可 。

通過(guò)ICP-MS分析高純度稀土金屬或氧化物中稀土元 （ 素痕量濃度的主要挑戰(zhàn)是基質(zhì)的 MO+、MOH+、MH+、MOH2 +）。 多原子離子干擾 消除分子離子干 離通常使用離線或聯(lián)用技術(shù)來(lái)完成 擾的常用方法是將基質(zhì)元素與分析物分離 ，但是這些方法往 。這種分 往耗時(shí)耗力。 另一種方法是使用 放置一個(gè)額外的全尺寸四極桿來(lái)實(shí)現(xiàn)分析物與基質(zhì)的 ICP-MS，通過(guò)在碰撞/反應(yīng)池之前分離。僅允許目標(biāo)分析物質(zhì)量進(jìn)入池中，同時(shí)過(guò) 濾所有其他質(zhì)量 設(shè)計(jì)。此外，可以使用氨氣 ，這是三重和多重四極桿儀器的 （NH3）、氧氣（O2）或 氫氣（H2）等純反應(yīng)氣體與碰撞/反應(yīng)池中的干擾或分 析物離子發(fā)生反應(yīng)來(lái)解決解決多原子離子干擾的問(wèn)題 因此，利用能夠長(zhǎng)時(shí)間使用純反應(yīng)氣體的儀器非常有 。 利。通過(guò)使用配備真正四極桿池的ICP-MS能夠控制 反應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)干擾消除能力，確保不會(huì)形成新干 擾 （BEC ，從而進(jìn)一步降低這些挑戰(zhàn)性應(yīng)用

在本應(yīng)用文獻(xiàn)中，珀金埃爾默的NexION® 5000多重 四極桿ICP-MS珀金埃爾默的NexION® 5000多重四極 桿 元素雜質(zhì) ICP-MS ， 將直接用于測(cè)定高純氧化釓基質(zhì)中的稀土 使用多重四極桿模式分析了14種稀土元素 雜質(zhì)，并通過(guò)純反應(yīng)氣體增強(qiáng)干擾消除，并輔助檢測(cè) 超痕量雜質(zhì)的濃度。

實(shí)驗(yàn) 樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液制備 稱取約0.200 g（精確到0.0001 g）氧化釓（99.999%， 長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所 加 入 5 ，中國(guó)吉林）至50 mL PFA瓶中， mL 超純水和 2 mL 55% HNO3 （TAMAPUREAA-10，55%，Tama Chemicals，日 本 稀釋至最終 ）促進(jìn)溶解 Gd 。 2O 然后用超純水將溶液定容至 3濃度為500 ppm。 50 mL并 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品使用 外部校準(zhǔn)用于測(cè)定高純氧化釓樣品溶液中的 10 ppm多元素稀土元素標(biāo)準(zhǔn)品 14種 （ REE 珀金 。 埃爾默公司，美國(guó)康涅狄格州謝爾頓）在1% HNO3溶 液中以濃度0.02、0.1、1、10、20和50 μg/L制備。 使用加標(biāo) 進(jìn)行質(zhì)量控制 1 ppb 。由于樣品中沒(méi)有銫（Cs）（Tl）雜質(zhì)，并且Cs和Tl 不會(huì)與 內(nèi)標(biāo)使用 NH 1000 3或O2 ppm 發(fā)生反應(yīng) Cs和 ， Tl 因此使用 （珀金埃爾默公司 Cs和Tl作為內(nèi)標(biāo) ）制備， 。 并在線添加到所有標(biāo)準(zhǔn)品和樣品中，無(wú)需手動(dòng)添加。

儀器 珀金埃爾默的 NexION 5000 多重四極桿 ICP-MS 在 NexION 5000產(chǎn)品說(shuō)明3中有詳細(xì)描述，使用該儀器執(zhí) 行所有分析。 通用池中使用反應(yīng)氣體（NH3和O2）消除干擾，并對(duì)通 用池應(yīng)用動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)諧，主動(dòng)防止池中形成新干擾，這 是真正四極桿碰撞/反應(yīng)池的功能。由于大多數(shù) REE很容易與氧氣反應(yīng)形成MO+，因此在許多情況下使 用氧氣作為反應(yīng)氣體，而部分分析物則使用純氨進(jìn)行測(cè) 量以提高性能 MS/MS模式下， 。 Q 使用了 1和Q3 MS/MS 設(shè)置為相同質(zhì)量 和質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式 ，干擾與反應(yīng) 。在 氣體發(fā)生反應(yīng)。在質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下，Q1和Q3設(shè)置為不 同質(zhì)量 測(cè)量。 ， 在池中沒(méi)有任何氣體的標(biāo)準(zhǔn)模式下測(cè)量了一些沒(méi) 其中分析物作為與反應(yīng)氣體反應(yīng)的子離子進(jìn)行 有質(zhì)譜干擾的元素。所有儀器參數(shù)列于表1。

結(jié)果和討論 在500 ppm Gd2O3溶液中，主要受干擾元素是Tb、Yb、 Tm和Lu。Tb和Tm是單一同位素，分別為Tb 159和Tb 169。 Tb受到158GdH+的直接干擾，Tm受到152GdOH+的 基質(zhì)的干擾 直接干擾。 。 雖然 所有受干擾元素及其 Yb和Lu質(zhì)量不同， Gd 但每個(gè)都受到 2O3干擾列于表 Gd 2 2 。 O3 如圖1所示，Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Dy、Ho 和Er在標(biāo)準(zhǔn)模式和質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式下使用O2測(cè)量的濃度相 ppm 似。 的 由于兩種模式產(chǎn)生的結(jié)果相當(dāng) Gd2O3基質(zhì)對(duì)這些元素沒(méi)有顯著干擾 ，因此得出結(jié)論 ，所以使用標(biāo) ，500 準(zhǔn)模式進(jìn)行分析。

正如預(yù)期，由于標(biāo)準(zhǔn)模式下存在158GdH+對(duì)159Tb的干擾， 標(biāo)準(zhǔn)模式下159Tb的表觀濃度高于使用O2的質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式 中觀察到的濃度。圖2顯示了質(zhì)量范圍158-285的子離子 掃描 擾。圖 ， 2 表明通過(guò)分析物的質(zhì)量轉(zhuǎn)移有效消除了氫化物干 a顯示了GdH+（質(zhì)量數(shù)159）如何與O2反應(yīng)形成 158Gd16O+和158GdOO+。質(zhì)量數(shù)159的峰幾乎消失，這意 味著158GdH+與O2反應(yīng)，并且在質(zhì)量數(shù)175時(shí)沒(méi)有明 顯的峰。圖2b中，500 ppm Gd2O3溶液中加標(biāo)1 ppb Tb 時(shí)，質(zhì)量數(shù)175出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)峰，對(duì)應(yīng)離子159Tb16O+。在 相同條件下觀察到 生一個(gè)峰，從而證實(shí)了這一點(diǎn) 1 ppb Tb標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行會(huì)在質(zhì)量數(shù) 。Gd2O3中的低Tb 175 值表明 時(shí)產(chǎn) 大部分或全部干擾已消除，并且基質(zhì)中可能存在一些Tb 污染。這種干擾消除效果與之前發(fā)布的應(yīng)用文章一致。4

有許多 質(zhì)量數(shù)對(duì)應(yīng) 不同質(zhì)量數(shù)的 于Gd基質(zhì)干擾 Yb可用于分析 。選擇 ，但表1中的每個(gè)Yb 174Yb進(jìn)行分析是因?yàn)閷?duì) 174Yb的干擾最小，174Yb豐度為32.025%。174Yb受到 158Gd16O+、157Gd16OH+和156Gd16OH2 +的直接干擾，導(dǎo) 致在標(biāo)準(zhǔn)模式下測(cè)量時(shí)，500 ppm Gd2O3中的表觀濃度 約為1 ppm Yb（圖1）。使用O2作為反應(yīng)氣體時(shí)， 158GdO+ 也會(huì)與 O2 反應(yīng)形成 GdO2+ ， 導(dǎo) 致 500 ppm Gd2O3中產(chǎn)生1 ppm Yb的濃度。Yb不能與NH3有效反應(yīng)， 意味著可以通過(guò)MS/MS模式使用NH3測(cè)量Yb。圖3a中， 158Gd16O+、157Gd16OH+和156Gd16OH2 +（質(zhì)量數(shù)174）與 NH3反應(yīng)，產(chǎn)生更高質(zhì)量的簇離子。174的峰值急劇下降。 圖3b中，500 ppm Gd2O3加標(biāo)1 ppb Tb時(shí)，質(zhì)量數(shù)174出 現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)峰，對(duì)應(yīng)離子174Yb+。因此，通過(guò)MS/MS模式 使用NH3可以大量降低干擾影響，剩余信號(hào)對(duì)應(yīng)于60 ppt Yb。Gd2O3中的低Yb值表明大部分或全部干擾已消除， 并且基質(zhì)中可能存在一些Yb雜質(zhì)。 Tm是單一同位素，在質(zhì)量數(shù)169時(shí)只有一個(gè)同位素，存 在152GdOH+直接干擾。在標(biāo)準(zhǔn)模式下測(cè)量時(shí)，500 ppm Gd2O3中表觀濃度為87 ppt Tm（圖1）。使用MS/MS模 式以O2或NH3作為反應(yīng)氣體可以顯著降低干擾影響，分 別對(duì)應(yīng)2 ppt和1 ppt，使用NH3作為反應(yīng)氣體且質(zhì)量數(shù) 169時(shí)，可以達(dá)到較低值。

由于175Lu豐度為97.40%，因此使用175Lu進(jìn)行分析。 175Lu會(huì)受到158GdOH+和157GdOH2 +的直接干擾。正如預(yù) 期，標(biāo)準(zhǔn)模式下175Lu的表觀濃度高于使用O2的質(zhì)量轉(zhuǎn)移 模式以及使用NH3的MS/MS模式中觀察到的濃度。Lu不 能與NH3有效反應(yīng)，意味著可以通過(guò)MS/MS模式使用 NH3測(cè)量Lu。圖4a中，158GdOH+和157GdOH2 +（質(zhì)量數(shù) 175）與NH3反應(yīng)，形成更高質(zhì)量的子離子。175的峰值 幾乎消失。圖4b中，500 ppm Gd2O3加標(biāo)1 ppb Lu時(shí)， 質(zhì)量數(shù)175時(shí)出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)峰，對(duì)應(yīng)離子175Lu+。通過(guò) MS/MS模式使用NH3可以大量降低干擾影響，剩余信號(hào) 對(duì)應(yīng)于15 ppt Lu。Gd2O3中的低Lu值表明大部分或全部 干擾均已消除，并且基質(zhì)中可能存在一些Lu雜質(zhì)。

對(duì)于所有分析物，500 ppm Gd2O3溶液中1 ppb的加標(biāo)回 方法并證明了其在樣品基質(zhì)中的準(zhǔn)確性 收率（圖3）均在加標(biāo)濃度的10%以內(nèi)， 。

結(jié)論 這項(xiàng)工作中提供的結(jié)果證明了NexION 5000多重四極桿 ICP-MS能夠準(zhǔn)確、直接地測(cè)量高濃度、高純度氧化釓 基質(zhì)中的 多重四極桿技術(shù)和純氨氣和氧氣反應(yīng)氣體 14種REE雜質(zhì)。聯(lián)合使用真正四 ， 極桿通用池 消除了對(duì)Tb 、 、 Tm、Yb和Lu的Gd多原子離子干擾，確保結(jié)果準(zhǔn)確。 具有挑戰(zhàn)性的基體 NexION 5000 ICP  -MS 例如高純釓 穩(wěn)定的儀器