ICS31.030 L90 中华人民共和国国家标准 GB/T32650—2016 电感耦合等离子质谱法检测石英砂中 痕量元素 Determiningthecontentoftraceelementsinarenaceousquartzbyinductively coupledplasmamassspectrometry(ICP-MS) 2016-04-25发布 2016-11-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)提出并归口。 本标准起草单位:国家硅材料深加工产品质量监督检验中心、中国电子技术标准化研究院、东海县 产品质量监督检验所、江苏太平洋石英股份有限公司。 本标准主要起草人:李运强、薄雷明、冯亚彬、管琪、许振午、武为民、周文梅。 ⅠGB/T32650—2016 电感耦合等离子质谱法检测石英砂中 痕量元素 警告———使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问 题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本标准规定了石英砂中铝、钙、铁、钠、钾、锂、镁、铬、镍、硼、锰、铜、钛痕量元素的测定方法。 本标准适用于石英砂中铝、钙、铁、钠、钾、锂、镁、铬、镍、硼、锰、铜、钛痕量元素含量的测定。其他元 素含量的测定可参照本标准执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T25915.1 洁净室及相关受控环境 第1部分:空气洁净度等级 3 方法原理 试样用氢氟酸消解,在硝酸介质中进行电感耦合等离子质谱仪测定。电感耦合等离子质谱仪由离 子源和质谱仪两个部分构成。试样溶液经过雾化由载气送入离子源炬焰中,经过蒸发、解离、原子化、电 离等过程,转化为带正电荷的离子,经过采集系统进入质谱仪,质谱仪根据质荷比进行分离。对于一定 的质荷比,质谱积分面积与进入质谱仪中的离子数成正比。试样的浓度与质谱积分面积成正比,通过与 标准系列比较定量。 4 干扰因素 4.1 在试验过程中通常存在双原子离子、多原离子、基体效应、背景噪音、元素间的干扰、交叉污染和仪 器漂移等因素的影响。 4.2 取样、制样及分析过程中试剂的纯度、设备的洁净度和操作过程中引入的污染也会影响测试结果。 5 试剂和材料 5.1 超纯水:符合GB/T6682中实验室用水一级规格,同时电阻率大于18MΩ·cm。 5.2 氢氟酸:质量分数为40%,MOS级高纯试剂。 5.3 硝酸:质量分数为65%,MOS级高纯试剂。 5.4 硝酸溶液(2+98):取20mL硝酸,慢慢加入980mL超纯水中。 5.5 铝、钙、铁、钠、钾、钛、镁、铬、镍、硼、锰、铜、钪元素标准储备溶液:质量浓度分别为1000μg/mL。 1GB/T32650—2016 5.6 钾、钠、钙、镁混合标准溶液:分别移取适量的钾、钠、钙、镁标准储备溶液,用硝酸溶液(2+98)逐级 稀释成1μg/mL。 5.7 铝、铁、钛、铬、镍、硼、锰、铜混合标准溶液:分别移取适量的铝、铁、钛、铬、镍、硼、锰、铜标准储备溶 液,用硝酸溶液(2+98)逐级稀释成1μg/mL。 5.8 钪标准溶液:移取适量钪元素标准储备溶液,用硝酸溶液(2+98)逐级稀释成1μg/mL的标准 溶液。 5.9 高纯氩气:纯度≥99.999%。 6 仪器和设备 6.1 电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)。 6.2 通风橱。 6.3 分析天平:感量为0.1mg。 6.4 电热板:表面有聚四氟乙烯涂层。 6.5 坩埚:由聚四氟乙烯(PTFE)等耐氢氟酸腐蚀并可耐高温的材料制成。 6.6 容量瓶:由聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基树脂(PFA)等耐氢氟酸腐蚀并可清洗的材料制成。 7 试验环境 7.1 温度:20℃±2℃。 7.2 相对湿度:45%~55%。 7.3 样品制备和ICP-MS分析区域的空气环境质量应达到GB/T25915.1规定的6级或6级以上 要求。 8 分析步骤 8.1 样品溶液制备 称取经105℃~110℃烘干不少于2h的试样1g,精确至0.1mg,将试样放入50mL坩埚中,用 少量超纯水润湿,加入15mL氢氟酸,盖上盖子。在180℃电热板上加热煮沸,使试样充分溶解,冷却 后打开盖子,蒸发至白烟冒尽。从电热板上取下坩埚,加入2mL硝酸,使剩余的杂质充分溶解。将溶 液转移至100mL容量瓶中,用超纯水淋洗坩埚内壁三次以上,并将淋洗液转移至容量瓶中,用超纯水 稀释至刻度,摇匀,待测。同时称取两份试样,做平行测定。 8.2 空白试验 随同试样做两个空白试验。 8.3 标准工作溶液的配制 8.3.1 标准系列工作溶液的配制 移取0mL、0.10mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL和2.00mL混合标准溶液于50mL的容量瓶中, 用硝酸溶液(2+98)稀释至刻度,混匀,配制成0ng/mL、2ng/mL、5ng/mL、10ng/mL、20ng/mL、 40ng/mL的标准系列工作溶液。标准系列工作溶液的范围应接近于待分析元素的浓度。 2GB/T32650—2016 8.3.2 钪标准工作溶液的配制 移取200μL钪标准溶液于100mL容量瓶中,用硝酸溶液(2+98)稀释至刻度,摇匀,此标准工作 溶液浓度为2μg/L。 8.4 仪器分析 8.4.1 仪器准备 按照ICP-MS的操作规程,设定适当的工作条件,并将仪器调谐至最佳工作状态。 8.4.2 同位素选择 样品中各待分析元素和内标元素同位素的选择应按表1进行。 表1 同位素选择汇总表 待测金属元素 内标元素a 元素名称 同位素 元素名称 同位素 元素名称 同位素 铝27Al 铬53Cr 钪45Sc 钙40Ca 镍60Ni 铁56Fe 硼11B 钠23Na 锰55Mn 钾39K 铜63Cu 锂7Li 钛48Ti 镁24Mg a除钪外,还可以选择其他元素作为内标。 8.4.3 分析 将标准系列工作溶液、样品溶液和空白溶液分别在ICP-MS上进行分析,以钪标准工作溶液为内 标,用内标法校正。以标准系列工作溶液中各元素信号与内标元素信号的比值为纵坐标,以标准系列工 作溶液中各元素的浓度为横坐标做校正曲线,仪器自动给出空白溶液和样品溶液中各待测元素的质量 浓度。 9 结果计算 9.1 按式(1)计算样品中各元素的质量分数: X=(ρ-ρ0)×V m…………………………(1) 式中: X———样品中待分析元素质量分数,单位为纳克每克(ng/g); ρ———样品溶液中元素含量,单位为纳克每毫升(ng/mL); ρ0———空白溶液中元素含量,单位为纳克每毫升(ng/mL); m———样品的质量,单位为克(g); 3GB/T32650—2016 V———样品溶液的体积,单位为毫升(mL)。 9.2 取两次测定结果的算术平均值。 10 精密度 在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不超过算术平均值的10%。 11 质量保证和控制 检验时,应用控制样品对过程进行校核。当过程失效时应找出原因,纠正错误后,重新进行校核。 12 报告 报告至少应包括以下内容: a) 送样单位和送样日期; b) 样品名称、规格和编号; c) 样品状态描述; d) 样品存放及运输情况; e) 仪器型号; f) 测量环境; g) 测量结果,包括样品溶液中待测元素浓度、空白溶液中待测元素浓度和最后计算结果; h) 操作者,审核者,测量日期,测量单位。 4GB/T32650—2016 附 录 A (规范性附录) 杂质元素含量检出限 杂质元素含量检出限见表A.1。 表A.1 杂质元素含量检出限 单位为纳克每克 元素名称 检出限 铝(Al) 0.6 钙(Ca) 6.0 铁(Fe) 0.9 钠(Na) 7.0 钾(K) 3.0 锂(Li) 0.3 镁(Mg) 0.4 铬(Cr) 0.09 镍(Ni) 0.07 硼(B) 0.9 锰(Mn) 0.06 铜(Cu) 0.09 钛(Ti) 0.9 5GB/T32650—2016