辉光放电质谱理论与应用：单元素基体样品定量分析

如果忽略基体对不同元素的影响以及不同元素灵敏度的差异，对于单元素基体样品中的非基体元素，可以近似认为被测元素与基体元素的离子强度的比等于浓度比。即

式中，IX为被测元素离子强度；IMATRIX为基体元素的离子强度；CX为被测元素离子在样品中的浓度（质量分数）；CMATRIX为基体元素在样品中的浓度（质量分数）。对于单元素基体的高纯样品中痕量元素分析，CMATRIX≈1，则有

通常，将被测元素X与基体元素的离子强度的比值称为元素X的离子强度比IBRX／M（ion beam ratio），即

则式（1．7）变为

CX＝IBRX／M 　（1．9）

如果考虑基体对不同元素的影响以及不同元素灵敏度的差异，在上式中须加上相对灵敏度因子RSF（relative sensitivity factor）。若将元素M视为基体元素，则

CX／M＝RSFX／M·IBRX／M 　（1．10）

式中，CX／M为基体元素M中元素X的质量分数；RSFX／M为基体元素M中元素X的RSF值；IBRX／M为基体元素M中元素X的离子束比。

相对灵敏度因子RSF的值需要用合适的标样来计算。所谓合适的标样是指基体和样品状态与待测样品相似的标样。然而，对于GD-MS这种适合几乎所有元素分析的方法来说，很多情况下，合适的标样不容易得到。

幸运的是，由于GD-MS中样品溅射和主要的离子化过程是分开的，并处于不同区域，所以对于某台GD-MS仪器，周期表中所有元素的RSF通常都落在大约同一个数量级。Mykytiuk等［19］测量了Al、Fe、Zr、Cu、Ag、Au和Ga等7种基体中不同元素的相对灵敏度因子（表1．3），从表中可以看出，除C、N和O的几个数据外，大多数元素的RSF值在同一数量级。

表1．3 7种基体中不同元素的相对灵敏度因子［19］(www.xing528.com)

续 表

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注：括号中的数据基于真空火花源质谱法（SSMS）值得出；其他数据基于标准值，分析条件1kV、3mA。

对于相对灵敏度因子RSF，通常有两种处理方法：一种方法是将基体元素M的RSF设定为1（即RSFM／M＝1）；另一种方法是将非基体元素（通常是Fe）的RSF设定为1（即RSFFe／M＝1）。GD-MS仪器的应用软件都有一个预置的RSF库，它们往往是将Fe的RSF值设定为1时的RSF值，此时，可将X元素的相对灵敏度因子记为RSFX。表1．4是VG9000型高分辨GD-MS所采用的一套RSFX值（RSFFe＝1）。原则上，这些值可用于任何基体，这使得GD-MS即使在没有标样的情况下，仍能进行定量分析。但是，在不用标样计算RSF的情况下，定量分析的准确度可能较低。因此，有分析人员将用库中RSF进行的定量分析称为“半定量分析”。

表1．4 VG9000型高分辨GD-MS所采用的一套RSFX值

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单元素基体样品中元素X的质量分数可以如下计算：

CX＝RSFX·IBRX 　（1．11）

式中，CX为元素X的质量分数；RSFX为元素X的RSF值；IBRX为元素X相对于Fe的离子束比。