辉光放电质谱-压片法：铜粉和石墨导电介质的应用

以选用金属铟为放电载体为例，用压片机将金属铟表面压平，置于稀硝酸（1∶1，V／V）溶液中超声清洗2次，再于超纯水中超声清洗2次，最后用无水乙醇洗净烘干。将样品粉末在105℃左右烘干去除水分后，在金属铟表面铺一层样品粉末，在适当的压力下将粉末压在金属铟上，用高纯氮气将表面未吸附紧实的粉末吹走，制得片状试样，样品制备结果如图4．5所示。

图4．5 压片法前后铟片表面的粉末样品黏附

使用该方法时，需要注意以下几个方面：

（1）粉末在铟块表面黏附的厚度对实验影响较大，铺得太厚会使样品导电性不好，导致放电效果不好；铺的样品量过少会使样品基体信号强度过低，故在铟块表面均匀铺上一层即可；

（2）在样品压片成型过程中，应防止样片表面的污染。

除上述方法外，也可以选择铜、铁、石墨等高纯导电粉末作为导电介质，与样品直接混合均匀压制成片状后用于分析。将导电粉末与样品粉末按一定比例混合后装入特制的压模中，然后在压片机上加压得到可用于GD-MS分析的样片。压好片后应尽快测量，以免放置时间过长引入污染。该方法中，导体材料的种类、导电粉末与样品的混合比例、压片机压力等都会对实验结果造成影响。(www.xing528.com)

不同导电介质的导电性不同，其溅射效率也不同，从而对样片的放电性能产生影响。北京有色金属研究总院的胡芳菲等［7］采用Element GD型GD-MS，分别选用铜粉和石墨作为导电介质，考察了混合粉末在不同质量掺杂比、压片机压力、放电条件下样片的放电稳定性及基体元素铝的信号峰强度。最佳实验条件下两种混合粉末的放电结果见表4．3。实验结果表明，在最佳实验参数下，选用石墨作为导电介质获得的铝的信号强度为1．4×10－9A，灵敏度不能满足高纯度氧化铝中杂质元素的分析要求；而选用铜粉作为导电介质时，基体铝的信号强度可达到3．5×10－9A，元素检出限为0．005～0．57μg／g，测定结果与直流电弧发射光谱结果基本吻合。所以选择导电性良好和溅射率较高的导体材料，以保证与非导体样品混合后能够保持稳定的放电并获得较高的信号强度和较低的检测限。

表4．3 铜粉和石墨分别作为导电介质时氧化铝粉末放电结果的比较

导电粉末与样品中的混合比例直接影响样片的导电性和辉光放电性能。导电粉末加入量过少，会导致样片导电性不好，产生放电不稳定甚至不放电现象。导电粉末加入量过多，样品导电性增加，但样品粉末在样片中的相对含量降低，导致样品基体信号强度减弱，灵敏度降低。另外，随着导电粉末增加，其所含杂质元素的信号强度也会随之增加，对样品中待测元素的干扰增大。北京有色金属研究总院的胡芳菲等［7］采用Element GD型GD-MS，选用铜粉为导电介质，考察了氧化铝粉末和铜粉在不同质量掺杂比下（1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5）样片的放电稳定性及铜、铝的信号峰强度。当混合粉末质量比为1∶1时，样片放电不稳定，电流电压波动较大，导致铜和铝的信号波动也较大。混合粉末质量比为1∶2、1∶3、1∶4和1∶5时均能稳定放电。不同质量比的混合粉末在最佳放电条件（放电电流为30mA，放电气体流量为500m L／min）下得到的铜、铝信号强度如图4．6所示。实验结果表明，最佳质量比为1∶2。

图4．6 不同质量比的样片在最佳放电条件下铜、铝的信号强度

压片时，压力过小，制成的样片松软、易碎；最大压力也不能超过压模所能承受的极限。胡芳菲等［7］比较了不同压片机压力下（18MPa、20MPa、22MPa）制得的样片对基体信号强度的影响。结果表明，18MPa压力下制得的样片松软、易碎，而20MPa、22MPa压力下制得的压片均可成形并获得稳定放电，且基体信号强度接近。