ICP-MS测高纯氢氟酸中铀、铌、钯元素分析方法的探讨

李 洁， 闫春生， 刘朋朋， 杜晓娟， 许菲菲

(多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150)

ICP-MS测高纯氢氟酸中铀、铌、钯元素分析方法的探讨

李 洁， 闫春生， 刘朋朋， 杜晓娟， 许菲菲

(多氟多化工股份有限公司，河南 焦作 454150)

采用电感耦合等离子体质谱仪检测高纯氢氟酸中铀、钯、铌元素的含量，摸索仪器检测模式、等离子体气体流量、雾化器流量、射频发生器功率、氨气反应气流量与动态带宽RPq值等检测条件，经过对加标回收率、线性条件、相对标准偏差的测定，优化了各个元素的最佳测定条件。

ICP-MS ； 高纯氢氟酸 ； 铀 ； 铌 ； 钯

高纯氢氟酸，分子式HF，相对分子质量20.01，为无色透明至淡黄色冒烟液体，相对密度1.15～1.18，沸点112.2 ℃，具有刺激、腐蚀和毒性，对金属、玻璃、混凝土等具有强烈腐蚀性。高纯氢氟酸主要用于集成电路中，对于集成电路的安全性有着至关重要的作用，纯度越高，集成电路的安全性越好。光伏产业中，高纯氢氟酸对光伏电器元件产生良好的清洗效果。

随着集成电路技术的不断发展，对金属及非金属杂质含量的要求越来越高，目前常用的痕量元素的分析测试方法主要有发射光谱法、原子吸收分光光度法、火焰发射光谱法、石墨炉原子吸收光谱、等离子发射光谱法(ICP)、电感耦合等离子体—质谱(ICP-MS)法等。

1 实验目的

检测高纯氢氟酸中U、Pd、Nb元素含量。

2 实验原理

测定时样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体中心区，在高温和惰性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离，转化成带正电荷的正离子，经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据离子的质荷比进行分离检测，根据元素质谱峰强度测定样品中相应元素的含量。

质谱仪反应模式是干扰离子在动态反应池(DRC)中与反应池中气体(如氨气、氧气)的化学反应，最大程度地消除Fe、Ca、K、As、Se等分析物受到的干扰，并同时保证了这些分析物的有效传输，因而能得到最佳检出限。

3 实验所用样品、标液及仪器

实验样品：高纯氢氟酸，电子级，多氟多化工股份有限公司。标液：美国PE公司3#标液，浓度10 mg/L；美国PE公司4#标液，浓度10 mg/L；美国PE公司5#标液，浓度10 mg/L；PFA瓶。主要实验仪器：美国PE公司NexION-300S质谱仪。

4 实验过程

4.1配制100 μg/L混标标液

分别取3#、4#、5#标液各1 mL于100 mL PFA容量瓶中，用超纯水定容、摇匀。用于测定U、Pd、Nb 3种元素。

4.2方法建立

4.2.1检测模式、气流与RPq值选择

铀(238.05)没有其他元素干扰，选用标准模式，动态带宽RPq值固定为0.25；铌(92.91)有AsO干扰，可用标准和DRC模式用氨气消除干扰，测定，实验选用标准模式；钯(105.90)的干扰元素有Cd、SrO、ZrO、YO等，选用DRC模式用氨气消除干扰。

选用合适的氨气气体流量参数和动态带宽RPq值是选用合适模式的关键。经试验，铀选用RPq值0.25，选用氨气气体流量0 mL/min；铌选用RPq值0.25，选用氨气气体流量0 mL/min；钯选用氨气气体流量0.4 mL/min，动态带宽RPq值0.25。结果见表1。

表1 实验结果

4.2.2加标回收率、线性

用初次筛选的条件，进行加标回收率的计算。加标点分别为：0、50、100、200 ng/L。

在电子天平上称取约40 g一级水于PFA瓶中，加入高纯氢氟酸样品约10 g，将样品稀释5倍。采用标准加入法用移液枪分别加入浓度为100 μg/L混标溶液，加入点分别为0、50、100、200 ng/L，建立曲线，测定样品中U、Pd、Nb含量。样品加标后各元素强度值见表2。

表2 样品加标后各元素强度值

加标回收率的结果如表3所示。

表3 加标回收率的结果

结果表明：①铀、钯、铌3种元素的加标回收率分别为104.82%、97.84%、100.46%，符合加标回收率的要求。②在稀释5倍的电子级氢氟酸样品中，加入0、50、100、200 μg/kg的铀、钯、铌标液，做标准曲线，线性系数分别为0.999 993、0.999 86、0.999 65，3种元素的线性都能达到0.999以上，说明此方法可行。

4.2.3线性与标准偏差

对同一批次的样品连续测定11次，计算其相对标准偏差，结果表4所示。

表4 实验结果

将样品进行11次精密度实验，结果表明精密度在2.44%～4.21%，说明仪器和方法的重复性好。

4.2.4方法检出限

对同一批次的样品连续测定11次，计算其标准偏差。根据3倍的空白的标准偏差计算仪器在检出限。根据稀释倍数(5倍)计算方法检出限，结果如表5所示。

表5 实验结果

5 结果分析

5.1U、Pd、Nb3种元素的结果

表6 U、Pd、Nb3种元素的结果

从表6可以看出，高纯氢氟酸中的U、Pd、Nb3种含量，完全可以用PE公司的ICP-MS来检测。

6 结论

检测高纯氢氟酸中的U、Pd、Nb3种元素含量的方法无相应的标准，使用其他方法如石墨炉原子吸收法、ICP-OES等方法检测不能达到ppt级别的检出限。目前从实验结果来看，高纯氢氟酸中的U、Pd、Nb3种元素含量，完全可以用PE公司的ICP-MS，采用标准模式和DRC模式进行检测。将高纯氢氟酸样品稀释5～6倍，用标准加入法，加入不同浓度的标液，制定工作曲线，测得样品中U、Pd、Nb等元素含量，该方法快速、方便、准确，完全满足测试要求。

O657.63

B

1003-3467(2017)10-0049-02

2017-06-28

李 洁(1976-)，女，工程师，从事氟化物产品分析方法的研究和开发工作，电话：18503900012。