土壤中有效钼(Mo)是评价土壤肥力的重要指标,但其在土壤中的含量较低,准确快速测定土壤中有效钼,对指导农业生产具有重大意义。实验采用3种浸提剂对土壤样品中有效钼进行浸提,选择⁹⁵Mo为测定同位素,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行测定。研究发现,在氦气(He)碰撞模式下测定有效钼,选择¹⁰³Rh为内标可有效消除基体效应;对3种浸提剂测定结果进行比较分析,确定了利用草酸铵溶液浸提土壤有效钼占有一定的优势,更能反映农业土壤有效钼含量的实际供应状况。方法的检出限为0.002 mg/kg。对土壤样品进行精密度和正确度考察,有效钼测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)在1.2%~5.4%范围内,2个土壤有效态成分分析标准物质中有效钼测定结果均在认定值参考范围内,相对误差为0~4.7%。分别采用两种检测方法对不同类型土壤实际样品进行测定,并采用t检验进行比较验证,结果均无显著性差异。建立的方法可为不同类型土壤有效钼的检测提供可靠的技术支撑。

准确测定土壤有效钼对科学施肥与农业可持续发展至关重要。针对NY/T 1121.9—2023草酸-草酸铵溶液浸提法(振荡方式)前处理耗时长(静置10 h)、批量效率低的问题,本研究建立了草酸-草酸铵溶液浸提法(恒温涡旋方式),电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定土壤有效钼的方法。通过单因素及正交试验优化样品粒度为60~100目(0.250～0.149 mm)、提取温度为(25±3) ℃、土液比(主控因素)为1∶10、提取时间为10 min、涡旋转速为1 200 r/min,实现10 min高效浸提。方法检出限为0.009 mg/kg,定量限为0.036 mg/kg。按照实验方法测定土壤有效态成分分析标准物质(GBW07412b、GBW07413b、GBW07414b)有效钼,结果的标准偏差(n=8)不大于0.017 mg/kg,相对标准偏差(RSD,n=8)不大于8.4%,相对误差的绝对值(RE)不大于10%。实验方法用于测定江苏徐州、湖北荆门、浙江嘉兴等区域土壤样品有效钼,结果的RSD(n=8)为3.7%～5.5%。分别采用NY/T 1121.9—2023的振荡方式与本文的恒温涡旋方式处理土壤有效态成分分析标准物质(GBW07412b、GBW07413b、GBW07414b、GBW07416b、GBW07458a、GBW07460a)及实际土壤样品,使用ICP-OES测定有效钼,结果显示两种方法测定平均值之差不大于0.05 mg/kg,相对标准偏差(n=8)无显著差异,测定结果均在允差范围内。本法能够满足土壤有效钼批量分析质控要求。

耐候钢中稀土元素与O及S等非金属元素有强烈的结合倾向,这使得稀土夹杂物在钢中的形态变得复杂多样,给钢中稀土夹杂物的统计分布表征带来严峻挑战。本文将扫描电子显微镜(SEM)的多视场连续观测技术与特征颗粒物图像的快速定位与识别算法以及能谱(EDS)自动化分析手段相结合,建立了大尺寸范围内含铈(Ce)夹杂物的原位统计分布表征方法,实现了3种不同Ce含量耐候钢板稀土夹杂物在轧制方向的原位统计分布表征。统计表征面积达200 mm²,获取了3种稀土耐候钢中多种含Ce夹杂物的位置、化学成分、形态特征、尺寸范围及数量分布等信息,并探讨了钢中Ce的加入量以及气体元素含量对稀土夹杂物生成的影响规律。研究发现钢中S、O含量及其比例对稀土夹杂物的类型和数量分布有较大影响,Ce-O-S型夹杂物粒径通常大于Ce-O、Ce-S型,多种元素复合会促使稀土夹杂物粒径向更大方向发展。含P的稀土夹杂物受O含量影响,等效圆直径(ECD)主要分布范围从(2,3] μm向(5,7] μm转变。

准确测定土壤有效硒中Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)的价态分布对研究硒在土壤-植物系统中的迁移和转化过程至关重要,其难点在于如何将有效硒中的硒完全消解且维持价态不变。本研究依据NY/T 3420—2019方法获得有效硒提取液,经硝酸-高氯酸体系消解(确保高氯酸冒白烟阶段Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)价态稳定);随后:(1)消解液采用50%(V/V)盐酸加热溶解(将Se(Ⅵ)还原为Se(Ⅳ)),通过氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)测定有效硒总量;(2)消解液采用10%(V/V)盐酸室温溶解(维持Se(Ⅵ)价态),通过HG-AFS测定Se(Ⅳ)含量;(3) 以差减法(总硒量减Se(Ⅳ)量)计算Se(Ⅵ)含量,据此建立了HG-AFS测定土壤有效硒中Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)的方法。方法关键参数:盐酸载体浓度为5%(V/V),硼氢化钾溶液质量浓度为13.0 g/L;当共存元素浓度不超过硒浓度500倍时,干扰可忽略。方法验证表明:Se(Ⅳ)在2.00～12.00 μg/L范围内呈良好线性,校准曲线线性相关系数 r=0.999 7,有效硒及Se(Ⅳ)的方法检出限分别为0.001 2 mg/kg和0.001 6 mg/kg。按照实验方法测定土壤标准物质GBW(E)070333、GBW(E)070334、GBW(E)070339中有效硒总量、Se(Ⅳ)、Se(Ⅵ),结果的相对标准偏差(RSD, n=6)为1.9%～15%,有效硒测定值与认定值的相对误差(RE)为0.59%～5.3%,Se(Ⅳ)与Se(Ⅵ)的加标回收率为91%～108%,结果均符合DZ/T 0289—2015《区域生态地球化学评价规范》要求。

盐酸-乙酸钙离心交换法是测定石灰性土壤中阳离子交换量的主流方法。然而,该测定方法各个环节的操作复杂,对操作人员的熟练度要求较高,实际操作中难以精准把控,实验结果的准确度难以达到相关规范的质量要求。本文在行业标准NY/T 1121.5—2006《土壤检测 第5部分:石灰性土壤阳离子交换量的测定》的基础上,对实验条件进行了优化,具体包括:选择合适的盐酸浓度以有效破坏和分解土壤中的碳酸盐和石膏,使土壤溶液达到氢饱和状态;在使用40%(体积分数)乙醇清除过量盐酸的过程中,选用高速离心机并确定了洗涤次数,显著降低了土壤胶体的损失,同时也减小了其被破坏的风险。采用电位滴定法进行测定,确保了数据的稳定性和准确性。按照实验方法测定5个土壤有效态成分分析标准物质中阳离子交换量(CEC),结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为1.4%~3.7%,相对误差的绝对值(RE)为0.5%~2.4%;与传统滴定法测定结果相比较,两种方法测定结果相吻合且均满足全国第三次土壤普查技术规范的质量要求。实验方法用于测定石灰性土壤实际样品中CEC,结果的RSD(n=12)为3.8%~9.3%,满足第三次全国土壤普查技术规范的质量控制相关要求。

本研究采用熔融制样技术结合波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF),建立了土壤及水系沉积物中SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、Ti、P、Mn、Cr、Cu、Ba、Sr、Zn、Zr 16种主次组分的定量分析方法。通过优化熔融制样参数,样品与熔剂质量比1∶10、灼烧温度600 ℃、熔融温度1 050 ℃、0.5 mL LiBr溶液为脱模剂的条件下,制备了具有良好表面平整度和光学均质性的熔片,有效消除了矿物效应和颗粒度效应对分析结果的影响。实验采用土壤、水系沉积物标准物质和配制的校准样品绘制校准曲线,覆盖高含量组分如SiO₂(12%～75%)、Al₂O₃(3%～28%)、Fe₂O₃(2%～15%)校准曲线范围,结合理论α系数法、经验系数法和康普顿散射线内标法对基体效应进行校正。实验结果表明,除常量组分外,其他组分的检出限在1～20 μg/g之间。对土壤标准物质GBW07980和水系沉积物标准物质GBW07360进行准确度验证,16种组分测定结果的相对标准偏差RSD(n=6)<5%、相对误差RE控制在±3%以内。相较于传统化学分析法,本方法单样测定周期小于3 h,基体适应性强以及环境友好(避免强酸消解)等优势显著,可为区域地球化学调查及土壤污染普查提供高效分析技术支撑。

生活垃圾焚烧飞灰因含有重金属及二噁英类物质(PCDD/Fs)等有害成分,被归类为危险废物。飞灰经固化/稳定化处理后进行卫生填埋是当前主流处置方式,但该方法存在土地资源消耗大及二次污染风险等弊端,难以适应城市可持续发展的需求。焚烧飞灰富含 CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃等有效矿物成分。随着垃圾焚烧技术的快速发展,其资源化利用已成为重要发展方向。本文系统阐述了焚烧飞灰的形成机制、基本组成及典型物理化学性质;分析了飞灰中重金属的主要来源与迁移转化行为;进而探讨了飞灰中PCDD/Fs的形成途径;比较了不同地域和季节飞灰污染物含量的差异特征;最后,基于飞灰的主要组分,重点评述了具有代表性的飞灰资源化处置技术及重金属分离提取技术的进展。

铝灰渣具有环境危害特性而被列入《国家危险废物名录》严格管理;但铝灰渣中含有高含量铝,因此也具有铝资源化的利用价值。本文跟踪铝灰渣最新环境管理法规要求,梳理了铝灰渣主要成分与环境危害特征,特别是其重金属浸出毒性和Al/AlN反应性,分析了铝灰渣环境风险源,并对其环境健康风险进行了评估。综述了当前铝灰渣无害化处置和资源化利用技术进展,无害化处置包括湿法、火法及其联用方法,资源化利用主要为生产水质净化材料、建筑材料、耐火材料等。最后提出了铝灰渣安全绿色处置技术研发要点,为未来铝灰渣有效环境管理提供技术保障。

对申报品名为“铅精矿粉”和“铅锌矿”的两种样品,进行了固体废物属性鉴别分析。通过元素含量、物相组成、微观形貌、粒径分布等特征检测与分析,发现这两种样品分别为含铅烟尘和铅火法冶炼渣。“铅精矿粉”样品的主要元素组成为铅、硫、锌、锡、氯、铜等,主要物相为硫酸铅、碱式氯化铅和锡酸锌,粒度极细,微观形貌为极细的小球状聚集体,与常见铅矿特征不符,是环境治理过程中产生的含铅烟尘。“铅锌矿”样品的主要元素组成为硅、锌、铁、钙、铝、铅,主要物相为锌黄长石、硅锌矿、硅酸锌钙和方铅矿,微观形貌呈蜂窝状孔洞结构,是铅火法冶炼渣。根据GB 34330—2017鉴别两个样品均为固体废物。

聚焦离子束(Focused Ion Beam,FIB)技术自诞生以来,已从半导体工业的微纳加工工具发展为材料科学中不可或缺的多模态表征平台。本文系统综述了FIB技术的基本原理、设备构成及其在微纳加工中的关键应用,重点阐述了FIB与扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、原子探针层析分析仪(APT)等的联合表征策略。文章将联合表征分为原位联用与离位关联分析两类,分别探讨了其在动态过程观测与跨尺度信息关联中的优势。同时,本文深入分析了FIB加工中可能引入的辐照损伤机制及其缓解策略,并介绍了国内外FIB标准化工作的最新进展。最后,展望了FIB技术向更高性能、智能化与集成化方向的发展趋势,强调了其在构建材料基因图谱、推动材料设计与性能优化中的关键作用。

聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)凭借其纳米级精度微纳加工能力、高分辨率成像能力以及丰富的附件功能,成为页岩油气研究的重要手段,尤其在页岩储层微观结构、孔隙特征及有机质分布等表征方面展现出独特优势。本文系统综述了近年来FIB-SEM在页岩油气研究中的技术进展与综合应用,涵盖纳米孔隙系统三维定量表征、有机质与无机质微观分布分析、残留油分布分析、矿物辨识与分析及基于连续切片-成像的数字岩心模型构建等多个方面。此外,FIB-SEM作为页岩表征的重要一环,通过与其他先进技术融合,可构建从纳米到宏观跨尺度、从化学成分到物理结构多维度、从静态成像到动态演化多时域综合表征技术体系,揭示页岩在地层环境或极端条件下的演变行为。以FIB-SEM为核心构建的多尺度、多维度的综合分析平台,结合自动化与人工智能(AI)技术,可应对页岩油气中复杂系统问题,为油气地质领域微观机制研究与宏观认知构建提供重要技术支撑。

本文系统研究了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析中标准曲线法、标准物质曲线法和标准加入法的差异及其对空白溶液的要求。通过解析校准溶液、试样溶液及空白溶液的发射光谱强度组成,得出以下结论:1)基于加入标准溶液浓度-发射光谱强度的校准曲线,其截距包含空白值、基体元素含量及拟合误差,测量结果需补偿多扣除的基体金属中待测元素含量;基于标准溶液浓度与基体元素含量之和与发射光谱强度的校准曲线,其截距仅反映空白值与拟合误差,测试结果即为最终结果;这两种情况均无需专门制备空白溶液。2)标准物质曲线法的截距包含空白、标准物质不确定度及线性拟合误差,测试结果即为最终结果,无需制备空白溶液且不能仅通过空白值判断异常。3)标准加入法需制备空白溶液,且存在无法完全消除共存元素光谱干扰的局限性。4)当校准溶液与试样溶液分批制备时,采用分别扣除各自试剂空白后再校准的方式可有效消除试剂批次差异导致的空白波动,解决校准溶液重复利用问题并获得准确测试结果。研究还表明,基体效应较小时应选用全流程空白,基体效应较强时选用基体金属空白溶液(需对结果进行补偿),且空白溶液中待测元素含量应严格控制在低于1/2定量限的水平,以确保定量限水平元素的准确测定。

中国X射线荧光光谱(XRF)分析经历了65年的发展历程,相关技术文献数量已超过1.4万件。2019年,“基于CNKI的X射线荧光光谱研究文献计量学分析”一文的发表和《中国X射线光谱分析文献索引(1960—2015)》一书的出版,开启了对中国X射线荧光光谱文献的统计计量研究。本文以上述两篇文献为基础,参考最近发表的相关评述文章,从文献计量统计、评述论文和专(译)著3个方面评介了1960—2024年中国X射线荧光光谱文献的基本状况、技术发展历程以及新的技术与应用等。文献计量统计部分简介了中国X射线荧光光谱文献的类型,重点评介了中国X射线荧光光谱文献统计研究的主要成果。主要包括:文献总数年度分布;期刊文献的期刊总体分布和文献量前10的期刊等。评述论文部分收集了1960—2024年65年间发表的各类评述文献226篇,按综合评述、年度评述、专题评述进行评介。专题评述包括:仪器(装置)与核心器件、软件与制样技术、各应用领域进展。各应用领域进展评述包括地质样品分析、冶金与有色金属、环境与材料科学、农业、食品与生物医学、石油化工与过程分析、科技考古与刑侦、贵金属饰品与宝玉石检验、标准方法等。专(译)著部分收集了中国开展X射线荧光光谱分析以来在国内正式出版的专(译)著作31部,并分类进行了简介。

本文建立“再生铸造铝合金原料”进口铝屑的固体废物属性鉴别方法。综合运用外观目视、超景深显微镜观察微观形貌,结合电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)分析成分、物相及锂、镍、钴等特征元素,通过红外碳硫仪检测碳含量,采用高频熔样炉对样品能否作为高品质再生铝原料直接投炉使用进行考察。结果表明:样品呈灰白色细颗粒状,显微镜下铝屑呈褶皱形态并含大量黑色颗粒夹杂物;经 120 目筛分后,XRF 显示筛下物铝含量显著下降,镍、钴、锰、铜元素含量同步升高;ICP-AES 进一步证实筛下物富含铜、镍、钴、锂、锰等;XRD 与红外碳硫分析仪在样品中检出镍钴锰酸锂及少量碳;高频熔样试验中样品熔融时产生强烈闪光并残留大量残渣,金属回收率低于 30% 且无法形成液态金属。上述特征既不符合 GB/T 38472—2023 《再生铸造铝合金原料》中铝屑的质量要求,又与传统机加工铝屑存在显著差异,其元素组成与物相特征契合锂电池正极材料回收特性。结合三元锂电池正极集流体铝箔回收工艺分析,依据 GB 34330—2017《固体废物属性鉴别标准 通则》,判定该样品为来源于三元锂电池正极材料回收铝屑的固体废物。

实验采用AMICS自动矿物分析系统,系统研究了高炉渣—碳化渣—氯化残渣全流程的矿物学特征及钛的赋存转化规律。结果表明,高炉渣中钛主要以钙钛矿(51.76%)、富钛辉石(26.96%)和钛透辉石(21.17%)形式存在,矿物结晶顺序为金属铁>钙钛矿>富钛辉石>钛透辉石。高温碳化过程使钙钛矿中的钛转化为碳化钛,碳化钛颗粒(0.5～5 μm)被钛辉石包裹,金属铁周边形成碳化钛包覆层。低温氯化过程表现出显著的选择性,大部分碳化钛被成功氯化,残渣中钛辉石含量升至94.90%(质量分数,下同),未反应的碳化钛(3.38%)主要分布在钛辉石中心,裂隙发育区域表现出更完全的氯化反应程度。研究结果揭示了钛在高炉渣资源化利用过程中的相转变规律,为提高钛的回收利用效率提供了理论依据。

硅系铁合金作为脱氧剂、合金剂及孕育剂,在钢铁冶金及铸造行业中应用广泛。为科学指导硅系铁合金生产及应用,准确快速检测硅系铁合金中主微量合金成分意义重大。X射线荧光光谱(XRF)分析,由于具有高精度、高灵敏度、准确快速和高度自动化等优点,在生产现场质量控制、新材料研制开发、物矿资源勘探、环境保护及文物鉴定等领域发挥着举足轻重的作用。XRF作为表征物质化学组成及其性能的一种重要分析手段,自20世纪90年代,在硅系铁合金成分检测中逐步得到深入研究和广泛应用。笔者检索出,我国化学检测技术工作者,编著涉及硅系铁合金分析的专著4部;研究制定硅系铁合金经典化学分析标准方法30个,现代仪器分析标准方法27个;在各类期刊杂志及国家行业会议论文集中,刊发关于XRF分析硅系铁合金化学成分及技术研究论文44篇,其中粉末压片制样XRF分析硅系铁合金论文21篇,熔融制样XRF分析硅系铁合金论文23篇。本文重点针对XRF分析硅系铁合金制样技术、标准样品选用、工作曲线校准、检测数据科学性及应用前景进行简要评介。全篇引文105篇。

聚焦离子束(FIB)技术因其高精度微纳加工与原位分析能力,在半导体器件研究中展现出重要价值。本文旨在深入探讨FIB在半导体器件加工与元素分析中的典型应用,研究采用FIB系统实现二维材料和一维纳米线的微电极制备,精细加工固体浸没式透镜(SIL)及二维光子晶体等光学微结构;同时,将FIB与飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)联用,实现对半导体多层膜结构中元素深度分布的高分辨解析。实验结果表明,FIB可精准控制加工尺度至10 nm级,显著提升器件集成度与性能;ToF-SIMS联用技术则有效揭示了掺杂元素与界面扩散行为。研究表明,FIB不仅是一种高效的微纳制造工具,还可与ToF-SIMS等表征技术协同,展示出作为尖端工具在半导体领域的关键作用,为先进半导体器件的设计、加工与失效分析提供了重要技术支撑。

金矿作为我国紧缺的战略性矿之一,其试样加工制备流程及样品的代表性是影响金测定结果的主要因素。本文通过检索2000年以来国内金矿试样制备的研究报道,系统梳理了论文发表概况,金矿试样来源,金矿试样中金的赋存状态及粒级,金矿试样数量及金品位特点,金矿试样的粗碎、中碎、细碎,样品缩分及含粗粒金等难碎样品的加工研究等内容,以期为金矿试样的加工制备应用与深层次研究提供支撑和借鉴。

本研究整合中国知网(CNKI)数据库,运用文献计量学与知识图谱方法,系统解析电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)领域的研究动态、知识结构及演进趋势。通过统计文献年度分布、机构贡献、高频关键词与高被引文献,结合可视化工具展开分析。结果表明:(1)时序上,ICP-AES研究自1991年后快速崛起,2013年达峰值(年发文量571篇);(2)不同机构呈现差异化创新路径;(3)主题聚焦重金属检测、工业材料分析及生物医学应用,技术瓶颈集中于光谱干扰与不确定度控制;(4)高被引文献(2001-2014年)集中于核心期刊群,《冶金分析》《光谱学与光谱分析》《岩矿测试》主导领域发展(合计占比45.9%),凸显多学科渗透特性。研究指出:ICP-AES技术借跨学科渗透维系生命力,未来需通过技术融合(如与人工智能结合)驱动创新。本成果为分析化学领域的技术布局与学科交叉提供实证参考。

微束X射线荧光光谱(μ-XRF)是一种无损成分分布表征技术,可获取样品原始位置处的成分分布定量参数。μ-XRF空间分辨率高、测试样品尺寸大,实验产生的原始数据量大幅增加,按照传统的人工处理方式难以应对大量常规数据处理以及标准方法制订精密度试验中各参数的计算。本文提出一种基于豆包人工智能(AI)辅助的数据自动化处理与精密度计算方案。使用μ-XRF对高温合金进行原位定量统计分布分析,以高温合金中Cr元素的定量统计和精密度计算过程为例,介绍了AI在原始数据处理、测试结果的一致性检验和离群值检验、总平均值和方差计算、建立精密度值和平均水平关系及可视化输出等方面的应用。通过豆包AI工具自动生成Python代码,实现了原位统计分析结果的高通量处理以及精密度试验数据的快速处理,得到了重复性限和准再现性限与含量的函数关系,缩短了μ-XRF原始数据处理和精密度计算时间,为材料分析领域的高通量数据处理提供了创新性解决方案,具有广泛的应用前景。

聚焦离子束-双束扫描电子显微镜(FIB-SEM双束系统)的独有优势是同时具有高分辨率的成像能力和纳米级的微区加工精度。本文首先简介FIB-SEM双束系统的基本功能以及芯片样品失效分析的常规流程;进而介绍FIB-SEM用于不同种类芯片的缺陷与失效分析案例,包括硅基集成电路的三维失效分析和功率器件的热点截面分析。硅基集成电路的三维失效分析案例介绍了一种新型的三维失效分析方法,相比于传统的FIB-SEM三维重构法,更加省时高效。该方法首先在X-Y方向,即平行于芯片表面方向制备出一个涵盖热点区域的平面透射电子显微镜(TEM)样品;接着采用平面转截面的制样方法,将平面样品转为垂直于芯片表面方向的截面样品,从三维方向证实了该异常点确实为金属钨(W)的异常搭接。另一个功率器件的热点截面分析案例,以硅基的绝缘栅双极晶体管(Si-IGBT)为例,详细介绍了利用FIB-SEM进行功率器件失效分析的关键步骤和参数选择,包括离子束切削电流和保护层沉积电流参数等。最后针对FIB-SEM技术在该领域的发展前景进行总结与展望。

安哥拉地质条件良好,石英矿纯度高,目前还鲜有针对安哥拉石英矿中杂质元素及二氧化硅纯度的分析方法报道。实验称取1 g样品,在960 ℃灼烧1 h,通过称量灼烧前后质量计算得到烧失量(LOI);称取0.25 g样品,加入5 mL氢氟酸、0.5 mL硝酸、0.1 mL高氯酸使其完全消解,蒸干后加入5 mL王水复溶,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定钾、钙、钠、镁、铝、铁、钛、锰、钡、锌、镍、铜、钴、铬、锂、钒16种杂质元素含量。杂质元素的校准曲线线性相关系数均不小于0.999 8,方法中各元素的检出限为0.02~2.78 μg/g。按照实验方法测定安哥拉石英矿中杂质元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)均小于11%。实验方法用于测定石英岩标准物质GBW07837中杂质元素,结果的相对误差绝对值(RE)均小于5.8%。按照实验方法测定10个安哥拉石英矿样品的烧失量和杂质元素含量,将杂质元素含量转化为氧化物并加和烧失量后,通过差减法计算二氧化硅纯度(以质量分数表示),结果表明样品中二氧化硅纯度均大于99%。

ISO/IEC 17043:2023 Conformity assessment-General requirements on the competence of proficiency testing providers已正式发布。与2010年版相比,由于合格评定领域的不断发展和演进,2023版的英文标题和技术内容均发生了显著变化。为了适应这些变化并提升标准的科学性,帮助读者进一步体会到国际标准的内涵,在ISO/IEC 17043:2023向我国国家推荐性标准等同转化过程中,译者团队改变了在该标准中广泛出现的、与结果评价相关的“performance”的译法,将GB/T 27043—2012中的“能力评价”更改为“表现评价”。同时,沿用了proficiency testing已被国内广为接受的专有译法 “能力验证”,以及与其他合格评定国家推荐性标准一致的“competence”译法—“能力”。本文介绍了上述3个译法变化和维持的背景、原因和引导方向,辨析了国际标准中对应词条的内涵和差异,努力推动能力验证提供者和能力验证参加者对不同场合“能力”概念的正确认识和应用。

电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)在高纯难熔金属痕量、超痕量杂质元素分析方面具有极大的优势。本文以高纯难熔金属中特定干扰元素为分析对象,对高纯Nb中痕量元素Ag、高纯Hf中痕量元素Pt和高纯Ta中痕量元素Au,采用了高基体进样(HMI)-ICP-MS/MS进行分析。所建立方法通过优化高基体进样参数,选择载气流速0.45 L/min,稀释气体流速0.65 L/min,无需基体匹配的校准曲线即可测量。研究了串接四极杆质谱(MS/MS)模式下的O₂/NH₃反应模式和作用机理,消除基体对待测元素的质谱干扰。以O₂质量原位模式分析Ag(一级质量过滤器Q1=107,二级质量过滤器Q2=107),流速0.50 mL/min;以NH₃质量转移模式分析Pt (Q1=194,Q2=228;Q1=195,Q2=229)、Au(Q1=197,Q2=231),流速分别为0.75 mL/min和0.50 mL/min。Ag、Pt、Au的线性范围均为0.10~50.0 ng/mL,线性相关系数均大于0.999,检出限为0.001～0.035 μg/g。在高纯Nb、Hf、Ta基体中,分别加入已知浓度的Ag、Pt、Au标准溶液进行加标回收试验,并对测定结果进行精密度考察。实验结果显示,Ag、Pt、Au的加标回收率为83.0%～113.0%,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.0%～7.9%。采用实验方法对3种高纯难熔金属进行分析,同时采用辉光放电质谱法(GDMS)进行比对,两种分析方法测定结果基本一致。

针对国内铜精矿标准物质中Co含量普遍偏低这一现象,实验通过添加光谱纯Co₂O₃来拓宽Co的含量范围,采用17个铜精矿标准物质、标准样品及5个人工合成铜钴混合精矿校准样品建立校准曲线,实现了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)对铜钴混合精矿中Cu、Co、S、Pb、Zn、Mn、Ni、As、Bi、SiO₂、Al₂O₃、TFe、K₂O、CaO、MgO等15种组分的测定。对熔融制样条件进行优化:称取0.200 0 g试样和1.500 0 g LiNO₃利用玛瑙研钵充分研磨混匀,同时包裹在6.000 0 g Li₂B₄O₇-LiBO₂混合熔剂之中,在650 ℃下进行预氧化可有效抑制S的挥发,预氧化结束后滴加4滴500 g/L脱模剂LiBr溶液,于1 050 ℃下转动熔融10 min制备熔融片。采用理论α系数法校正基体效应,存在谱线重叠的元素还要进行干扰校正,各组分校准曲线的相关系数均大于0.999,检出限为12~255 μg/g。对1个铜钴混合精矿样品进行精密度考察,各组分测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.32%~8.9%。对未参加回归校正的铜精矿标准物质(GBW(E)070199)、人工合成铜钴混合精矿校准样品(NK#)以及实际生产样品(1#、2#)进行正确度考察,本法测定值与认定值/参考值以及国家标准方法测定值基本一致。本法对Co含量高的铜精矿样品的测定有一定的指导意义。

通常以10次重复测量标准偏差的限量值作为分析仪器出厂和精密度验收的方法,但检测标准中通常只给出实验室重复性限r,即被测元素2次独立测量结果之差的临界值,分析仪器的重复测量标准偏差(仪器精密度)S_n和重复性限r不可直接比较。本文以F检验建立起重复性限r和仪器测量标准偏差S_n的关系,用来判断仪器精密度是否满足测量标准精密度要求,同时与χ²分布法和极差法的判断结果进行对照。结果表明,当自由度γ₂=30时采用F检验法与χ²分布法和极差法计算结果基本一致,因此这3种方法均可作为通用方法,判断仪器精密度是否符合特定检测方法的要求。当γ₂≤16时,F检验法得到的标准偏差上限值明显大于前两种方法计算值,这种情况下应采用F检验进行数据的判断,采用其他方法会导致部分合格数据被判为不合格。以钢铁氢含量的测试方法为例,验证了定氢仪的仪器精密度是否满足测试方法的要求。

随着芯片结构不断微缩,聚焦离子束(FIB)制样后的表面缺陷对后续截面暴露与失效分析结果具有重要影响,而传统依赖人工对扫描电子显微镜(SEM)图像进行质量判断的方式难以满足当前制样流程对效率与稳定性的要求。针对这一问题,本文构建了涵盖 15 类典型 FIB 制样相关缺陷的 SEM 图像数据集,并基于 YOLOv5s 检测模型设计了轻量化深度学习检测方法,实现对弱对比度、小目标及复杂纹理背景下缺陷的高精度识别。结合批量检测与逗号分隔值文件(CSV) 结构化输出模块,系统能够自动生成缺陷类别与数量统计,为制样质量评估和工艺监控提供数据驱动的支持。实验结果表明,该方法在检测性能、鲁棒性及工程可用性方面均表现良好,可有效提升芯片 FIB 制样质量检查的自动化与标准化水平,为显微分析流程的智能化提供可行途径。

镓作为关键战略金属,因其在高频半导体、光电子器件及新能源技术中的不可替代作用,相关应用与检测技术研究日益深入。本文系统综述了镓在高频半导体器件(GaN HEMT功率放大器、GaAs空间太阳能电池)、生物医学示踪剂(⁶⁷Ga诊断试剂)、自修复电极材料(液态金属电池)及磁性功能组分(钆镓石榴石磁光器件)等4大核心领域的应用,并全面评述了镓的检测方法体系——涵盖化学湿法、光谱分析法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电化学法及新兴检测技术等。研究成果旨在为出口监管机构提供技术支持,同时为检测机构建立标准化流程提供依据。最后,本文前瞻性探讨了镓的应用拓展方向与检测技术发展趋势,以期为该领域研究提供参考。

准确测定高纯铯中杂质元素含量对指导生产除杂,提升材料性能及保障国防军工、卫星导航等领域的稳定运行至关重要。铯因高化学活性(接触空气会迅速氧化,遇液体溶剂易爆炸),其取样与分解存在严峻挑战。本研究利用手套箱隔氧环境在氩气氛围中取样,结合铯熔点(28.5 ℃)略高于室温但低于手温的特性,通过手温热源使固态样品熔化为液态,采用移液器完成液态定量移取,克服了固态高黏度的取样难题;将挂壁处理后的样品置于开放空气中10 h以上,利用铯易氧化、铯氧化物易水化及氢氧化铯易潮解的物化性质,以氧气和水汽为反应物构建“氧化→水化→潮解”三级气固反应链,实现逐级钝化与温和分解。基于此建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定高纯铯中锂、钠、钾、钙、镁、铁、铝、铅、铷9种杂质元素的方法。针对铯基体产生的电离干扰与物理干扰耦合效应,采用基体匹配法(校正锂、钠、钾、钙、镁、铁、铝、铅)为主、标准加入法(校正铷)为辅的策略。校准曲线线性关系良好(相关系数r均不小于0.999 6),检出限为0.000 001%～0.000 042%,定量限为0.000 01%～0.000 42%。按照实验方法测定高纯铯实际样品与合成样品中9种杂质元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.86%～9.5%;加标回收率为94.9%～103%(铷除外)。采用电感耦合等离子体质谱法测定样品中铷与实验方法进行比对,两种方法的测定结果基本一致。

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土金属及其氧化物中Ga、Rb、Sr时,受到La、Ce、Er、Yb、Lu基体元素的双电荷干扰,严重影响测定结果的准确度。采用硝酸-过氧化氢消解样品,以1%(V/V)硝酸为介质,以Rh作为内标校正基体效应,采用串联四极杆(MS/MS)模式消除稀土基体元素对被测离子产生的双电荷干扰,建立了电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定稀土金属及其氧化物中Ga、Rb、Sr的方法。先设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为69、85、88,再向碰撞/反应池内通入NH₃,此时⁶⁹Ga⁺、⁸⁵Rb⁺、⁸⁸Sr⁺不与NH₃发生反应,但¹³⁸La⁺⁺、¹³⁸Ce⁺⁺、¹⁷⁰Er⁺⁺、¹⁷⁰Yb⁺⁺、¹⁷⁶Yb⁺⁺、¹⁷⁶Lu⁺⁺均与NH₃发生氧化还原反应,生成m/z不等于69、85、88的离子;设置二级质量过滤器(Q2)的m/z分别为69、85、88,仅有⁶⁹Ga⁺、⁸⁵Rb⁺、⁸⁸Sr⁺通过并被检测器检测,从而避免了稀土基体的质谱干扰。对NH₃流量进行了优化,NH₃最佳流量为1.80 mL/min。校准曲线的线性相关系数均为0.999 9,Ga、Rb、Sr的检出限为0.003 8~0.026 μg/g,定量限为0.012~0.084 μg/g。采用实验方法测定金属钕(合成)、金属钐(合成)、氧化铈、氧化铒、氧化镱样品中Ga、Rb、Sr含量,测得结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为3.8%~13.5%,加标回收率为88%~114%。

为解决铌铁合金在熔融制样过程中对铂-金坩埚的腐蚀问题,系统考察了试样粒度、氧化剂组成与用量以及阶梯预氧化流程的影响。结果表明,将试样粒度控制在 0.074 mm 比 0.096 mm 可缩短熔融时间 10 min;采用新型 Li₂CO₃-LiOH-KNO₃ 复合氧化体系(质量比12∶20∶5),在发挥 LiOH 碱性熔融与 Li₂CO₃ 分解释放 CO₂ 辅助熔融作用的同时,利用 KNO₃ 的温和氧化特性替代传统 Na₂O₂/BaO₂,显著提高了反应的可控性。在熔融温度 1 100 ℃、LiBr 溶液加入量 1.0 mL、熔融时间 20 min 的条件下,可完全消除 Br 对0.20% Al测定的干扰。基于上述研究,开发了适用于程序控温全自动电熔融炉的3阶段预氧化方法。该方法采用市售 Li₂B₄O₇ 坩埚,通过控制试样(0.25 g)与 Li₂B₄O₇、复合氧化剂的质量比,在 500~750 ℃ 进行梯度预氧化后,于 1 100 ℃ 完成熔融,不仅彻底避免了铂-金坩埚的腐蚀风险,还实现了玻璃熔片的均匀成型。采用铌铁标准物质/样品、基准物质与标准溶液构建校准曲线,建立了 X 射线荧光光谱法(XRF)同时测定铌铁中 Nb、Ta、Si、Al、P、Mn、Co、Cr、Ti、Fe、Sn 等 11 种主次元素的分析方法。方法校准曲线的线性相关系数均不小于0.999 5。按照实验方法对一个合成铌铁样品进行测定,Nb、Ta、Si、Al、P、Mn、Co、Cr、Ti、Fe、Sn 等元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为 0.14%～2.9%。选取一个铌铁实际生产样品,进行本方法与其他方法的比对试验以及加标回收试验。结果显示,Nb、Ta、Si、Al、P、Mn、Ti、Sn 两种方法的测定结果相吻合;Fe、Cr、Co 的加标回收率为 101%～110%。

锂矿石作为锂金属主要来源之一,其氧化锂含量的快速精准测定对资源开发与综合利用至关重要。本文采用10 mL氢氟酸、2 mL硫酸(1+1)溶解样品,选择0.5%～1%(V/V)硫酸作为测定介质,建立了火焰光度法测定锂矿石中氧化锂的方法。结果表明:共存易电离元素(钾、钠、钙、镁、铷、铯、锶)对锂测定无干扰。氧化锂质量浓度在0.50～30.00 μg/mL范围内与激发强度呈良好线性关系,相关系数r=0.999;方法中氧化锂的检出限为0.001%(质量分数)。按照实验方法测定锂矿石标准物质(GBW07152/GBW07153)、锂辉石标准物质(GBW07734)、锂矿石实际样品以及模拟高锂含量样品(氧化锂质量分数为10%)中氧化锂,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.60%～2.5%。分别按照本法和GB/T 17413.1—2010测定1个锂矿石样品和2个锂矿石标准物质(GBW07152和GBW07153)中氧化锂,两种方法的测定结果相一致,且标准物质的测定结果与认定值相吻合。该方法具备操作简便、成本低廉的优势,为偏远矿区及选冶实验室提供了高效可靠的氧化锂定量分析解决方案。

常规方法分析煤和矸石中伴生元素,样品需灰化,但灰化过程繁琐、部分元素易挥发损失;传统酸溶法无法有效去除有机物,会造成测定结果偏低且元素Li尚未建立标准方法。本文参考GB/T 16659—2024和DZ/T 0279.3—2016中分解样品用酸思路,利用HNO₃、H₂SO₄、H₂O₂的强氧化性,将样品中有机物氧化成二氧化碳去除,消除了含碳物质对样品的吸附和包裹,避免了高温灼烧除碳流程,添加HF显著增强了含硅矿物分解效果,实现了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对煤和矸石中Li、Be、V、Co、Ni、Cu、Ga、Pb、Mo、Sb、Th、U元素含量的测定。校准曲线线性相关系数(r)为0.999 1～1.000;方法检出限为0.012～0.58 μg/g,定量限为0.08～2.32 μg/g。按照实验方法测定3个煤中有害微量元素成分分析标准物质,Be、Co、Ni、Cu、Pb、Mo、Sb、Th、U测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为1.9%～8.7%;相对误差绝对值(RE,n=7)为0.28%～7.31%。对于未提供认定值的Li、V、Ga元素,测定结果的RSD(n=7)为1.8%~4.5%,其加标回收试验结果显示回收率为98%～103%。本实验进一步与密封消解-ICP-MS进行比对,结果显示Li、V、Ga测定值相吻合;经t检验统计分析,证实两种前处理方法所得结果无显著性差异。

针对传统氯化银沉淀-火焰原子吸收光谱法(FAAS)测定银铜基钎料中银和铜含量操作繁琐的问题,本文提出将银铜基钎料样品用硝酸溶解后,采用 X射线荧光光谱法(XRF) 测定溶液中银和铜。试验探讨了试样溶液中硝酸浓度对银和铜测定结果的影响,确定通过赶酸蒸干的方式消除酸的干扰。试验还探讨了溶液测量体积对银和铜测定结果的影响,选定 10 mL 为最佳测量体积。试验考察了银和铜的谱线,选择 AgKα 和 CuKα 分别作为银和铜的分析谱线;选择Cu 200 μm作为AgKα谱线滤光片,选择0.46° 准直器用于CuKα谱线的测量。银、铜校准曲线的相关系数均大于0.999 9。按照实验方法测定银铜基钎料样品中银和铜,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为0.16% 和 0.21%。实验方法用于测定银铜基钎料模拟样品中银和铜,结果的相对误差(RE)绝对值均不大于 0.5%,银和铜的回收率分别为99.5%~100.3%和 99.5%~100.5%。本方法解决了无固体标准样品的难题,能有效满足焊接工艺中银铜基钎料化学成分分析的需求。

本文将样品制备成悬浮液,通过考察分散剂、悬浮液中样品质量浓度等因素对全反射X射线荧光光谱法(TXRF)分析结果的影响,建立了TXRF分析镍矿样品中Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等元素的方法,并将建立的方法在河北承德开展现场应用示范。由于Ga和Ge 与所测元素Zn谱峰较近,Ga或Ge为内标元素时会影响Zn元素定量分析的准确度,实验中选择Se为内标元素。实验结果表明:超纯水作分散剂时各元素的回收率更接近100%;悬浮液中样品质量浓度增大时,元素的回收率先呈上升趋势并逐步稳定在100%随后呈明显下降趋势且严重偏离100%,为获得准确的测量结果,应控制在10～20 mg/mL;方法中各元素的检出限为0.009 0～0.068 μg/g,相对标准偏差(RSD)优于15%。利用该方法测定了3个红土镍矿标准样品,TXRF分析结果与标准值或电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测量结果一致性均良好,满足野外现场分析需求。在河北承德开展了镍矿样品的TXRF现场分析测试,镍矿样品的TXRF分析结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)或ICP-MS测量结果一致性良好,大部分数据的相对误差(RE)绝对值小于20%,证明了悬浮液制样、TXRF现场分析镍矿样品的可靠性,为镍矿现场勘查工作提供技术支撑。

汽车报废量激增,尾气催化剂作为“城市矿山”,其铂、钯、铑等铂族金属品位远超原生矿。因此准确测定铂、钯、铑含量,是优化回收工艺、避免金属流失、释放经济价值、保障资源安全的必要前提。实验首先将样品在600 ℃焙烧4 h,再加入混合熔剂(0.7 g镍粉,0.35 g硫粉,1.5 g硫化亚铁,40 g碳酸钠,5 g二氧化硅,40 g硼砂,1 g面粉),于1 050 ℃熔融60 min,加1.0 mg碲共沉淀分离后,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铂、钯、铑,从而建立了锍镍试金富集-ICP-AES测定废汽车尾气催化剂中铂、钯、铑的方法。按照实验方法测定废汽车尾气催化剂样品中铂、钯、铑,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)不大于 5.5%;加标回收率为99.8%～100.4%。实验方法用于测定汽车催化剂国际标准样品SRM2556中铂、钯、铑,测定值与标准值吻合良好。本法采用小锍镍试金技术,在确保铂、钯、铑高效捕集的同时,大幅降低镍粉消耗。所得小型镍锍扣具备良好的粉化与溶解性能,配合碲共沉淀和氯化亚锡分离工艺,经王水溶解后结合ICP-AES检测,有效消除贱金属干扰,显著提升贵金属含量测定的精准性。

钨尾矿中的硫易污染环境、影响产品性能,因此准确测定硫含量,对监测环境危害、支撑钨尾矿开发利用十分必要。实验以300 mg铜片作为助熔剂覆盖在150 mg样品上,选择空气为载气,于1 250 ℃加热燃烧4 min,将硫转化为二氧化硫,用盐酸吸收液吸收二氧化硫,以淀粉-碘化钾为指示剂,用碘酸钾标准溶液滴定生成的亚硫酸,建立了燃烧-碘量法测定钨尾矿中硫含量的方法。方法中硫的测定范围为0.032%～26.58%。按照实验方法测定钨尾矿样品中硫,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.13%～2.2%;回收率为93.4%～101.4%。

由氮、磷超标导致的水体富营养化是全球面临的水环境污染问题之一。本文以工业副产物钢渣为研究对象,研究了初始pH值、初始磷质量浓度、钢渣投加量和反应时间等因子对机械球磨改性钢渣除磷的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析了钢渣除磷机制。结果表明,机械球磨可显著增加钢渣比表面积,由改性前的0.78 m²/g提高至4.39 m²/g;pH=9、投加量1.0 g/L、反应时间24 h为最佳除磷参数条件,此时吸附容量为7.64 mg/g。钢渣吸附除磷满足准二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir等温吸附模型,机械球磨钢渣除磷受物理和化学吸附双重因素控制,以单分子层化学吸附为主,同时伴随化学沉淀和表面络合作用。

卤水高矿化度及复杂基体成分导致多元素定量分析面临显著基体干扰。本法采用标准加入校正-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),通过向样品中梯度添加标准溶液消除基体效应;在仪器推荐工作条件下,选择K 769.897 nm、Mg 279.078 nm、B 249.678 nm、Li 670.790 nm、Rb 780.027 nm、Cs 894.347 nm为钾、镁、硼、锂、铷、铯的分析谱线,实现同基体卤水中钾、镁、硼、锂、铷、铯的批量同步测定。各元素校准曲线的线性相关系数均大于0.999 5;方法中各元素的定量限为0.036～1.20 mg/L;按照实验方法测定不同地域卤水样品中钾、镁、硼、锂、铷、铯,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)均不大于2.0%;加标回收率为97.4%~104.5%。

为满足稀土市场快速发展对材料纯度及杂质控制的更高要求,本研究建立了一种三重四极杆电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS/MS)测定高纯稀土氧化物中痕量钙的方法。针对钙在ICP-MS测定中面临的同量异位素干扰问题,本方法在MS/MS串联扫描模式下引入CH₄作为反应气,利用CH₄与⁴⁰Ar⁺发生电荷交换及链式反应,有效抑制氩基多原子离子干扰。通过优化反应气流速与六极杆偏置电压等关键参数,在CH₄流速3.0 mL/min、六极杆偏置电压-2 V条件下,⁴⁰Ca的背景等效浓度(BEC)降至3.77 μg/L。将该方法应用于4种纯度不低于99.99%的高纯稀土氧化物样品,钙测定结果的相对标准偏差(RSD, n=6)为1.3%～3.2%,加标回收率为94.6%～105.8%,且与其他实验室数据吻合良好,表明方法准确可靠,适用于高纯稀土氧化物中痕量钙的测定。