專利名稱：偏峰定位光譜分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是 一種偏峰定位光譜分析方法，屬于屬于光譜分析技術(shù)領(lǐng)域。背景說明采用光譜儀進(jìn)行化學(xué)元素含量分析時，需要測定分析元素譜線的強度，測定譜 線強度前，首先要確定分析譜線的測量位置，如果不受到其他因素的影響，此位置則應(yīng) 在譜線最高點，如圖1所示，譜線的最高點A點為中心波長為λ。的譜線的測定位置。 但當(dāng)分析物信號與干擾物信號分辨不開，導(dǎo)致干擾物信號部分重疊在分析信號上，如圖2 所示，會導(dǎo)致分析物信號增加，分析數(shù)據(jù)錯誤。為避免和消除干擾物的信號干擾，許多 科研工作者采取了多種方法。干擾系數(shù)法是校正分析信號被干擾信號部分重疊時應(yīng)用最多的方法之一，干擾 系數(shù)是指干擾元素所造成分析元素的濃度升高與干擾元素濃度的比值，也稱干擾因子、K 系數(shù)。因此干擾系數(shù)法也稱為干擾因子校正法、K系數(shù)法或干擾等效濃度。干擾物信號 在分析元素處得到的干擾信號IEC與干擾物濃度C1的關(guān)系為IEC = KC1這里K即稱為干擾系數(shù)。當(dāng)分析線受到干擾時，用它來分析樣品時測定結(jié)果要 偏高，這時測得的濃度稱為表觀濃度C<SM。用干擾系數(shù)法校正后可得代表真實濃度的 校正值。C 校正值=C^值-KXG1干擾系數(shù)法應(yīng)用時存在許多問題，如干擾系數(shù)與干擾元素濃度有時不是線性關(guān) 系；干擾系數(shù)不穩(wěn)定，每次進(jìn)行測量時都應(yīng)進(jìn)行試驗和計算；多干擾元素互相干擾時系 數(shù)通常不穩(wěn)定，不能直接使用；干擾系數(shù)大小和分光裝置的分辨率有關(guān)，不同儀器得出 的干擾系數(shù)不能套用等。同時應(yīng)用干擾系數(shù)時還需要進(jìn)行許多復(fù)雜的步驟，如配制干擾 元素溶液、做分析元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線、用分析元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線測量干擾元素溶液，測定等 效干擾值、計算干擾系數(shù)、將干擾系數(shù)輸入計算程序、同時測定干擾元素濃度和分析元 素濃度等，過程復(fù)雜，耗費大量的材料、時間和精力。譜峰分離方法是另一種校正分析信號被部分重疊干擾的方法，基于光譜譜線的 加和性原理，將重疊的譜峰按一定數(shù)學(xué)模型分解為兩個或兩個以上組分的譜峰，可以校 正譜線重疊干擾。譜峰分離方法嚴(yán)重依賴數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確程度，由于譜線重疊情況復(fù)雜，通常從 一種譜線重疊類型推出的數(shù)學(xué)模型不能有效應(yīng)用于另外的譜線重疊類型，因此不能普遍 應(yīng)用于所有的譜線重疊情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點而設(shè)計提供了一種偏峰定位光譜分 析方法，它所采用的校正譜線重疊干擾的方法是在重疊的譜線干擾圖形上，避開受到譜 線干擾的譜線最高點，而在譜峰側(cè)面不受譜線干擾的斜坡處確定峰位，以校正譜線重疊干擾。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的該種偏峰定位光譜分析方法，其特征在于該方法的步驟是(1)配制分析元素溶液確定待測樣品溶液中分析元素的含量范圍后，配制一個單一分析元素溶液，溶 液中分析元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中分析元素的質(zhì)量體積濃度一致；(2)配制干擾元素溶液確定待測樣品溶液中干擾元素的含量范圍后，配制一個單一干擾元素溶液，溶 液中干擾元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中干擾元素的質(zhì)量體積濃度一致；(3)制作單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的光譜疊加圖在光譜儀上，在分析元素的的波長λ。處，分別對單一分析元素溶液和單一干 擾元素溶液進(jìn)行譜線掃描，分別得到單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的譜線譜圖 (1、2)，并將兩份譜線譜圖在分析元素的分析波長λ ^處同時顯示，得到兩者的光譜疊加 圖；(4)確定待測樣品溶液的分析峰值和分析譜段當(dāng)單一干擾元素溶液的譜線在分析波長λ 0處的凈強度值大于單一分析元素溶液 的譜線在分析波長λ ^處的凈強度值5%時，則認(rèn)為干擾譜線對分析譜線有光譜干擾，將 單一干擾元素溶液的譜線凈強度值計數(shù)最小且與分析波長λ ^最接近的波長點(3)至單一 干擾元素溶液干擾譜線凈強度值達(dá)到單一分析元素溶液的分析譜線峰值的5%所對應(yīng)的波 長點(4)之間選擇任意一點或段，作為分析峰位和分析譜段；(5)對待測樣品溶液進(jìn)行光譜分析在光譜儀上，用分析峰位或分析譜段測定待測樣品溶液的譜線譜圖，確定其中 分析元素的含量。所述凈強度值=強度值_背景強度值，如圖3所示。本發(fā)明技術(shù)方案的特點是采用光譜儀進(jìn)行化學(xué)元素含量分析時，在需要確定分 析譜線的譜峰位置時，如果不受到其他因素的影響，則應(yīng)在譜線最高點確定峰位，如圖1 所示，譜線的最高點A點為中心波長為λ ^的分析譜線的測量點；如果受到其他因素的影響，導(dǎo)致在該譜線峰值位置受到干擾，如圖2所示，則 不在譜線最高點確定峰位，而在譜峰側(cè)面不受譜線干擾的斜坡處確定峰位，如果這樣， 首先分別準(zhǔn)備一個分析元素的溶液和一個干擾元素的溶液，然后用這兩個溶液分別在分 析元素分析譜線處進(jìn)行譜線掃描，則得到分析譜線譜圖和干擾譜線譜圖，并將兩者疊加 顯示，然后在分析譜線側(cè)面選擇一個不受干擾譜線干擾的點或段作為分析峰位/分析譜 段，測定所有溶液時均選擇此峰位/峰段進(jìn)行分析。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點是能夠直接、快速、準(zhǔn)確的校正譜線重疊干擾。


圖1為現(xiàn)有正常分析譜線的測量點圖2為分析譜線受到干擾時的譜3為凈強度值的說明示意圖
圖4為本發(fā)明確定分析峰位和分析譜段的示意5為實施例一的Cr元素對Zn202.548nm譜線的干擾，圖中1_1 μ g/mL的Zn 溶液的譜圖，2-O.lmg/mL的Cr溶液的譜6為實施例二的Ni元素對Zn202.548nm譜線的干擾，圖中1_1 μ g/mL的Zn 溶液的譜圖；2-0.6mg/mL的Ni溶液的譜7為實施例三的Co元素對B249.678nm譜線的干擾，圖中1_1 μ g/mL的B 溶液的譜圖；2-0.60mg/mL的Co溶液的譜圖
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述參見附圖4所示，該種偏峰定位光譜分析方法，其特征在于該方法的步驟 是(1)配制分析元素溶液確定待測樣品溶液中分析元素的含量范圍后，配制一個單一分析元素溶液，溶 液中分析元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中分析元素的質(zhì)量體積濃度一致；(2)配制干擾元素溶液確定待測樣品溶液中干擾元素的含量范圍后，配制一個單一干擾元素溶液，溶 液中干擾元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中干擾元素的質(zhì)量體積濃度一致； (3)制作單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的光譜疊加圖在光譜儀上，在分析元素的的波長λ ^處，分別對單一分析元素溶液和單一干擾 元素溶液進(jìn)行譜線掃描，分別得到單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的譜線譜圖1、 2，并將兩份譜線譜圖在分析元素的分析波長λ ^處同時顯示，得到兩者的光譜疊加圖；(4)確定待測樣品溶液的分析峰值和分析譜段當(dāng)單一干擾元素溶液的譜線在分析波長λ 0處的凈強度值大于單一分析元素溶液 的譜線在分析波長λ ^處的凈強度值5%時，則認(rèn)為干擾譜線對分析譜線有光譜干擾，將 單一干擾元素溶液的譜線凈強度值計數(shù)最小且與分析波長λ 0最接近的波長點3至單一干 擾元素溶液干擾譜線凈強度值達(dá)到單一分析元素溶液的分析譜線峰值的5%所對應(yīng)的波長 點4之間選擇任意一點或段，作為分析峰位和分析譜段；(5)對待測樣品溶液進(jìn)行光譜分析在光譜儀上，用分析峰位或分析譜段測定待測樣品溶液的譜線譜圖，確定其中 分析元素的含量。具體實例如下實施例一測定大量Cr元素存在時的Zn元素在進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析DZ125牌號高溫合金中Zn時，樣品中Cr 元素對Zn202.548nm有明顯的譜線干擾，難以直接在Zn譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量Zn元 素。此樣品中Cr元素含量約為10%，Zn元素含量約為0.1%，樣品溶解后樣品溶液中 Cr元素質(zhì)量體積濃度約為0.1mg/mL，Zn元素質(zhì)量體積濃度約為1 μ g/mL。步驟1 :配制Zn元素溶液，質(zhì)量體積濃度為1 μ g/mL。
步驟2:配制Cr元素溶液，質(zhì)量體積濃度0.1mg/mL。步驟3:在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器上，分別用步驟1和步驟2的溶液在 分析元素的分析波長Zn202.548nm處進(jìn)行譜線掃描，分別得到Zn元素譜線譜圖和Cr元素 譜線譜圖，將此Zn元素譜線譜圖和Cr元素譜線譜圖在分析波長Zn202.548nm同時顯示， 則得到如圖4中的Zn元素譜線譜圖和Cr元素譜線譜圖疊加譜圖。步驟4 在圖5中，Zn元素譜線在分析波長Zn202.548nm處的凈強度值為866 計數(shù)，Cr元素譜線在分析波長Zn202.548nm處的凈強度值為50計數(shù)，大于Zn元素的分 析譜線峰值883計數(shù)的5%即43.3計數(shù)，因此，認(rèn)為Cr元素對Zn202.548nm有明顯的譜 線干擾，難以直接在Zn譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量Zn元素。因此選擇Zn元素譜線凈 強度為O的位置且與分析波長Zn202.548nm最接近的波長點202.536nm至Cr譜線凈強度 值為Zn元素的分析譜線峰值883計數(shù)的5%即43.3計數(shù)所對應(yīng)的波長點即202.547nm之 間的范圍內(nèi)選擇A點202.544nm，作為分析峰位，在此分析峰位測量待測樣品溶液和工作 曲線溶液中分析元素。測量結(jié)果為DZ125牌號高溫合金樣品中Zn含量為0.107%。實施例二 測定大量Ni元素存在時的Zn元素在進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析Ni基合金中Zn時，樣品中Ni元素對 Zn202.548nm有明顯的譜線干擾，難以直接在Zn譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量Zn元素。 此樣品中Ni元素含量約為60%，Zn元素含量約為0.05%，樣品溶解后樣品溶液中Ni元 素質(zhì)量體積濃度約為0.6mg/mL，Zn元素質(zhì)量體積濃度約為0.5 μ g/mL。步驟1 配制Zn元素溶液，質(zhì)量體積濃度為1 μ g/mL。步驟2 配制Ni元素溶液，質(zhì)量體積濃度0.6mg/mL。步驟3:在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器上，分別用步驟1和步驟2的溶液在 分析元素的分析波長Zn202.548nm處進(jìn)行譜線掃描，分別得到Zn元素譜線譜圖和Ni元素 譜線譜圖，將此Zn元素譜線譜圖和Ni元素譜線譜圖在分析波長Zn202.548nm同時顯示， 則得到如圖5中的Zn元素譜線譜圖和Ni元素譜線譜圖疊加譜圖。步驟4 在圖6中，Zn元素譜線在分析波長Zn202.548nm處的凈強度值為866 計數(shù)，Ni元素譜線在分析波長Zn202.548nm處的凈強度值為93.6計數(shù)，大于Zn元素的 分析譜線峰值883計數(shù)的5%即43.3計數(shù)，因此，認(rèn)為Ni元素對Zn202.548nm有明顯的 譜線干擾，難以直接在Zn譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量Zn元素。因此選擇Zn元素譜線凈 強度為O的位置且與分析波長Zn202.548nm最接近的波長點202.562nm至Ni譜線凈強度 值為Zn元素的分析譜線峰值883計數(shù)的5%即43.3計數(shù)所對應(yīng)的波長點即202.552nm之 間的范圍內(nèi)選擇A點202.554nm，作為分析峰位，在此分析峰位測量待測樣品溶液和工作 曲線溶液中分析元素。測量結(jié)果為此Ni基合金樣品中Zn含量為0.067 %。實施例三測定大量Co元素存在時 的B元素在進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析Co基合金中B時，樣品中Co元素對 B249.678nm有明顯的譜線干擾，難以直接在B譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量B元素。此樣品中Co元素含量約為60%，B元素含量約為0.05%，樣品溶解后樣品溶液中Co元素質(zhì) 量體積濃度約為0.6mg/mL，B元素質(zhì)量體積濃度約為0.5 μ g/mL。步驟1 配制B元素溶液，質(zhì)量體積濃度為1 μ g/mL。步驟2:配制Co元素溶液，質(zhì)量體積濃度0.6mg/mL。步驟3:在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器上，分別用步驟1和步驟2的溶液在 分析元素的分析波長B249.678nm處進(jìn)行譜線掃描，分別得到B元素譜線譜圖和Co元素 譜線譜圖，將此B元素譜線譜圖和Co元素譜線譜圖在分析波長B249.678nm同時顯示， 則得到如圖6中的B元素譜線譜圖和Co元素譜線譜圖疊加譜圖。步驟4 在圖7中，B元素譜線在分析波長B249.678nm處的凈強度值為20.3， Co元素譜線在分析波長B249.678nm處的凈強度值為13，大于B元素的分析譜線峰值 20.3計數(shù)的5%即1.01，因此，認(rèn)為Co元素對B249.678nm有明顯的譜線干擾，難以 直接在B譜線的最高點直接準(zhǔn)確測量B元素。因此選擇B元素譜線凈強度最小的位置 且與分析波長B249.678nm最接近的波長點249.691nm至Co譜線凈強度值為B元素的 分析譜線峰值20.3的5%即1.01所對應(yīng)的波長點即249.686nm之間的范圍內(nèi)選擇A點 249.686nm±0.001nm，作為分析峰段，在此分析峰段測量待測樣品溶液和工作曲線溶液 中分析元素。測量結(jié)果為此Co基合金樣品中B含量為0.058%。本發(fā)明優(yōu)點是1)本方法具有直觀性，可以直接從干擾譜圖上看出不受干擾物信號干擾的測量 位置。2)本方法具有通用性，本方法適合所有可以做出譜圖、同時需要確定譜峰位置 進(jìn)行譜線測量的分析過程，適合所有可以做出譜圖、需要確定譜峰位置進(jìn)行譜線測量的 分析儀器。3)本方法可以快速實現(xiàn)，本方法在使用時僅需繪制干擾物在分析元素分析處的 譜圖和分析物在分析元素分析處的譜圖，直接在疊加的譜圖上確定測峰位置即可，可以 快速實現(xiàn)譜線重疊干擾的校正和分析元素的分析。4)本方法具有非常好的穩(wěn)定性，由于分析譜線與干擾譜線的波長差距是不受工 作條件變化的，因此通過光譜圖形重疊實驗選定的測峰位置是不隨時間和工作條件變化 的，是非常穩(wěn)定的。5)本方法具有非常好的準(zhǔn)確性。本方法在使用時相當(dāng)于直接在不受光譜干擾的 分析線處進(jìn)行分析，從而避免了光譜線的干擾，是簡單、實用、準(zhǔn)確的消除光譜干擾的 方法。6)該專利方法測量快速，操作簡便，節(jié)約了大量人力和物力。
權(quán)利要求
1. 一種偏峰定位光譜分析方法，其特征在于該方法的步驟是(1)配制分析元素溶液確定待測樣品溶液中分析元素的含量范圍后，配制一個單一分析元素溶液，溶液中 分析元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中分析元素的質(zhì)量體積濃度一致；(2)配制干擾元素溶液確定待測樣品溶液中干擾元素的含量范圍后，配制一個單一干擾元素溶液，溶液中 干擾元素的質(zhì)量體積濃度與待測樣品溶液中干擾元素的質(zhì)量體積濃度一致；(3)制作單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的光譜疊加圖在光譜儀上，在分析元素的的波長λ ^處，分別對單一分析元素溶液和單一干擾元 素溶液進(jìn)行譜線掃描，分別得到單一分析元素溶液和單一干擾元素溶液的譜線譜圖(1、 2)，并將兩份譜線譜圖在分析元素的分析波長Xci處同時顯示，得到兩者的光譜疊加 圖；(4)確定待測樣品溶液的分析峰值和分析譜段當(dāng)單一干擾元素溶液的譜線在分析波長λ 0處的凈強度值大于單一分析元素溶液的譜 線在分析波長λ ^處的凈強度值5%時，則認(rèn)為干擾譜線對分析譜線有光譜干擾，將單一 干擾元素溶液的譜線凈強度值計數(shù)最小且與分析波長λ ^最接近的波長點(3)至單一干擾 元素溶液干擾譜線凈強度值達(dá)到單一分析元素溶液的分析譜線峰值的5%所對應(yīng)的波長點 (4)之間選擇任意一點或段，作為分析峰位和分析譜段；(5)對待測樣品溶液進(jìn)行光譜分析在光譜儀上，用分析峰位或分析譜段測定待測樣品溶液的譜線譜圖，確定其中分析 元素的含量。
全文摘要
本發(fā)明是一種偏峰定位光譜分析方法，其特點是采用光譜儀進(jìn)行化學(xué)元素含量分析時，在需要確定分析譜線的譜峰位置時，如果不受到其他因素的影響，則應(yīng)在譜線最高點確定峰位，譜線的最高點為中心波長為λ0的分析譜線的測量點；如果受到其他因素的影響，導(dǎo)致在該譜線峰值位置受到干擾，則不在譜線最高點確定峰位，而在譜峰側(cè)面不受譜線干擾的斜坡處確定峰位，如果這樣，首先分別準(zhǔn)備一個分析元素的溶液和一個干擾元素的溶液，然后用這兩個溶液分別在分析元素分析譜線處進(jìn)行譜線掃描，則得到分析譜線譜圖和干擾譜線譜圖，并將兩者疊加顯示，然后在分析譜線側(cè)面選擇一個不受干擾譜線干擾的點或段作為分析峰位/分析譜段，測定所有溶液時均選擇此峰位/峰段進(jìn)行分析。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點是能夠直接、快速、準(zhǔn)確的校正譜線重疊干擾。
文檔編號G01N21/31GK102023135SQ201010550548
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者葉曉英, 李帆, 耿曉穎, 趙海燏 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院