专利名称：偏峰定位光谱分析方法
技术领域：
本发明是 一种偏峰定位光谱分析方法，属于属于光谱分析技术领域。背景说明采用光谱仪进行化学元素含量分析时，需要测定分析元素谱线的强度，测定谱 线强度前，首先要确定分析谱线的测量位置，如果不受到其他因素的影响，此位置则应 在谱线最高点，如图1所示，谱线的最高点A点为中心波长为λ。的谱线的测定位置。 但当分析物信号与干扰物信号分辨不开，导致干扰物信号部分重叠在分析信号上，如图2 所示，会导致分析物信号增加，分析数据错误。为避免和消除干扰物的信号干扰，许多 科研工作者采取了多种方法。干扰系数法是校正分析信号被干扰信号部分重叠时应用最多的方法之一，干扰 系数是指干扰元素所造成分析元素的浓度升高与干扰元素浓度的比值，也称干扰因子、K 系数。因此干扰系数法也称为干扰因子校正法、K系数法或干扰等效浓度。干扰物信号 在分析元素处得到的干扰信号IEC与干扰物浓度C1的关系为IEC = KC1这里K即称为干扰系数。当分析线受到干扰时，用它来分析样品时测定结果要 偏高，这时测得的浓度称为表观浓度C<SM。用干扰系数法校正后可得代表真实浓度的 校正值。C 校正值=C^值-KXG1干扰系数法应用时存在许多问题，如干扰系数与干扰元素浓度有时不是线性关 系；干扰系数不稳定，每次进行测量时都应进行试验和计算；多干扰元素互相干扰时系 数通常不稳定，不能直接使用；干扰系数大小和分光装置的分辨率有关，不同仪器得出 的干扰系数不能套用等。同时应用干扰系数时还需要进行许多复杂的步骤，如配制干扰 元素溶液、做分析元素的标准曲线、用分析元素的标准曲线测量干扰元素溶液，测定等 效干扰值、计算干扰系数、将干扰系数输入计算程序、同时测定干扰元素浓度和分析元 素浓度等，过程复杂，耗费大量的材料、时间和精力。谱峰分离方法是另一种校正分析信号被部分重叠干扰的方法，基于光谱谱线的 加和性原理，将重叠的谱峰按一定数学模型分解为两个或两个以上组分的谱峰，可以校 正谱线重叠干扰。谱峰分离方法严重依赖数学模型的准确程度，由于谱线重叠情况复杂，通常从 一种谱线重叠类型推出的数学模型不能有效应用于另外的谱线重叠类型，因此不能普遍 应用于所有的谱线重叠情况。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了一种偏峰定位光谱分 析方法，它所采用的校正谱线重叠干扰的方法是在重叠的谱线干扰图形上，避开受到谱 线干扰的谱线最高点，而在谱峰侧面不受谱线干扰的斜坡处确定峰位，以校正谱线重叠干扰。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的该种偏峰定位光谱分析方法，其特征在于该方法的步骤是(1)配制分析元素溶液确定待测样品溶液中分析元素的含量范围后，配制一个单一分析元素溶液，溶 液中分析元素的质量体积浓度与待测样品溶液中分析元素的质量体积浓度一致；(2)配制干扰元素溶液确定待测样品溶液中干扰元素的含量范围后，配制一个单一干扰元素溶液，溶 液中干扰元素的质量体积浓度与待测样品溶液中干扰元素的质量体积浓度一致；(3)制作单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的光谱叠加图在光谱仪上，在分析元素的的波长λ。处，分别对单一分析元素溶液和单一干 扰元素溶液进行谱线扫描，分别得到单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的谱线谱图 (1、2)，并将两份谱线谱图在分析元素的分析波长λ ^处同时显示，得到两者的光谱叠加 图；(4)确定待测样品溶液的分析峰值和分析谱段当单一干扰元素溶液的谱线在分析波长λ 0处的净强度值大于单一分析元素溶液 的谱线在分析波长λ ^处的净强度值5%时，则认为干扰谱线对分析谱线有光谱干扰，将 单一干扰元素溶液的谱线净强度值计数最小且与分析波长λ ^最接近的波长点(3)至单一 干扰元素溶液干扰谱线净强度值达到单一分析元素溶液的分析谱线峰值的5%所对应的波 长点(4)之间选择任意一点或段，作为分析峰位和分析谱段；(5)对待测样品溶液进行光谱分析在光谱仪上，用分析峰位或分析谱段测定待测样品溶液的谱线谱图，确定其中 分析元素的含量。所述净强度值=强度值_背景强度值，如图3所示。本发明技术方案的特点是采用光谱仪进行化学元素含量分析时，在需要确定分 析谱线的谱峰位置时，如果不受到其他因素的影响，则应在谱线最高点确定峰位，如图1 所示，谱线的最高点A点为中心波长为λ ^的分析谱线的测量点；如果受到其他因素的影响，导致在该谱线峰值位置受到干扰，如图2所示，则 不在谱线最高点确定峰位，而在谱峰侧面不受谱线干扰的斜坡处确定峰位，如果这样， 首先分别准备一个分析元素的溶液和一个干扰元素的溶液，然后用这两个溶液分别在分 析元素分析谱线处进行谱线扫描，则得到分析谱线谱图和干扰谱线谱图，并将两者叠加 显示，然后在分析谱线侧面选择一个不受干扰谱线干扰的点或段作为分析峰位/分析谱 段，测定所有溶液时均选择此峰位/峰段进行分析。本发明技术方案的优点是能够直接、快速、准确的校正谱线重叠干扰。
图1为现有正常分析谱线的测量点图2为分析谱线受到干扰时的谱3为净强度值的说明示意图
图4为本发明确定分析峰位和分析谱段的示意5为实施例一的Cr元素对Zn202.548nm谱线的干扰，图中1_1 μ g/mL的Zn 溶液的谱图，2-O.lmg/mL的Cr溶液的谱6为实施例二的Ni元素对Zn202.548nm谱线的干扰，图中1_1 μ g/mL的Zn 溶液的谱图；2-0.6mg/mL的Ni溶液的谱7为实施例三的Co元素对B249.678nm谱线的干扰，图中1_1 μ g/mL的B 溶液的谱图；2-0.60mg/mL的Co溶液的谱图
具体实施例方式以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述参见附图4所示，该种偏峰定位光谱分析方法，其特征在于该方法的步骤 是(1)配制分析元素溶液确定待测样品溶液中分析元素的含量范围后，配制一个单一分析元素溶液，溶 液中分析元素的质量体积浓度与待测样品溶液中分析元素的质量体积浓度一致；(2)配制干扰元素溶液确定待测样品溶液中干扰元素的含量范围后，配制一个单一干扰元素溶液，溶 液中干扰元素的质量体积浓度与待测样品溶液中干扰元素的质量体积浓度一致； (3)制作单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的光谱叠加图在光谱仪上，在分析元素的的波长λ ^处，分别对单一分析元素溶液和单一干扰 元素溶液进行谱线扫描，分别得到单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的谱线谱图1、 2，并将两份谱线谱图在分析元素的分析波长λ ^处同时显示，得到两者的光谱叠加图；(4)确定待测样品溶液的分析峰值和分析谱段当单一干扰元素溶液的谱线在分析波长λ 0处的净强度值大于单一分析元素溶液 的谱线在分析波长λ ^处的净强度值5%时，则认为干扰谱线对分析谱线有光谱干扰，将 单一干扰元素溶液的谱线净强度值计数最小且与分析波长λ 0最接近的波长点3至单一干 扰元素溶液干扰谱线净强度值达到单一分析元素溶液的分析谱线峰值的5%所对应的波长 点4之间选择任意一点或段，作为分析峰位和分析谱段；(5)对待测样品溶液进行光谱分析在光谱仪上，用分析峰位或分析谱段测定待测样品溶液的谱线谱图，确定其中 分析元素的含量。具体实例如下实施例一测定大量Cr元素存在时的Zn元素在进行电感耦合等离子体发射光谱分析DZ125牌号高温合金中Zn时，样品中Cr 元素对Zn202.548nm有明显的谱线干扰，难以直接在Zn谱线的最高点直接准确测量Zn元 素。此样品中Cr元素含量约为10%，Zn元素含量约为0.1%，样品溶解后样品溶液中 Cr元素质量体积浓度约为0.1mg/mL，Zn元素质量体积浓度约为1 μ g/mL。步骤1 :配制Zn元素溶液，质量体积浓度为1 μ g/mL。
步骤2:配制Cr元素溶液，质量体积浓度0.1mg/mL。步骤3:在电感耦合等离子体发射光谱仪器上，分别用步骤1和步骤2的溶液在 分析元素的分析波长Zn202.548nm处进行谱线扫描，分别得到Zn元素谱线谱图和Cr元素 谱线谱图，将此Zn元素谱线谱图和Cr元素谱线谱图在分析波长Zn202.548nm同时显示， 则得到如图4中的Zn元素谱线谱图和Cr元素谱线谱图叠加谱图。步骤4 在图5中，Zn元素谱线在分析波长Zn202.548nm处的净强度值为866 计数，Cr元素谱线在分析波长Zn202.548nm处的净强度值为50计数，大于Zn元素的分 析谱线峰值883计数的5%即43.3计数，因此，认为Cr元素对Zn202.548nm有明显的谱 线干扰，难以直接在Zn谱线的最高点直接准确测量Zn元素。因此选择Zn元素谱线净 强度为O的位置且与分析波长Zn202.548nm最接近的波长点202.536nm至Cr谱线净强度 值为Zn元素的分析谱线峰值883计数的5%即43.3计数所对应的波长点即202.547nm之 间的范围内选择A点202.544nm，作为分析峰位，在此分析峰位测量待测样品溶液和工作 曲线溶液中分析元素。测量结果为DZ125牌号高温合金样品中Zn含量为0.107%。实施例二 测定大量Ni元素存在时的Zn元素在进行电感耦合等离子体发射光谱分析Ni基合金中Zn时，样品中Ni元素对 Zn202.548nm有明显的谱线干扰，难以直接在Zn谱线的最高点直接准确测量Zn元素。 此样品中Ni元素含量约为60%，Zn元素含量约为0.05%，样品溶解后样品溶液中Ni元 素质量体积浓度约为0.6mg/mL，Zn元素质量体积浓度约为0.5 μ g/mL。步骤1 配制Zn元素溶液，质量体积浓度为1 μ g/mL。步骤2 配制Ni元素溶液，质量体积浓度0.6mg/mL。步骤3:在电感耦合等离子体发射光谱仪器上，分别用步骤1和步骤2的溶液在 分析元素的分析波长Zn202.548nm处进行谱线扫描，分别得到Zn元素谱线谱图和Ni元素 谱线谱图，将此Zn元素谱线谱图和Ni元素谱线谱图在分析波长Zn202.548nm同时显示， 则得到如图5中的Zn元素谱线谱图和Ni元素谱线谱图叠加谱图。步骤4 在图6中，Zn元素谱线在分析波长Zn202.548nm处的净强度值为866 计数，Ni元素谱线在分析波长Zn202.548nm处的净强度值为93.6计数，大于Zn元素的 分析谱线峰值883计数的5%即43.3计数，因此，认为Ni元素对Zn202.548nm有明显的 谱线干扰，难以直接在Zn谱线的最高点直接准确测量Zn元素。因此选择Zn元素谱线净 强度为O的位置且与分析波长Zn202.548nm最接近的波长点202.562nm至Ni谱线净强度 值为Zn元素的分析谱线峰值883计数的5%即43.3计数所对应的波长点即202.552nm之 间的范围内选择A点202.554nm，作为分析峰位，在此分析峰位测量待测样品溶液和工作 曲线溶液中分析元素。测量结果为此Ni基合金样品中Zn含量为0.067 %。实施例三测定大量Co元素存在时 的B元素在进行电感耦合等离子体发射光谱分析Co基合金中B时，样品中Co元素对 B249.678nm有明显的谱线干扰，难以直接在B谱线的最高点直接准确测量B元素。此样品中Co元素含量约为60%，B元素含量约为0.05%，样品溶解后样品溶液中Co元素质 量体积浓度约为0.6mg/mL，B元素质量体积浓度约为0.5 μ g/mL。步骤1 配制B元素溶液，质量体积浓度为1 μ g/mL。步骤2:配制Co元素溶液，质量体积浓度0.6mg/mL。步骤3:在电感耦合等离子体发射光谱仪器上，分别用步骤1和步骤2的溶液在 分析元素的分析波长B249.678nm处进行谱线扫描，分别得到B元素谱线谱图和Co元素 谱线谱图，将此B元素谱线谱图和Co元素谱线谱图在分析波长B249.678nm同时显示， 则得到如图6中的B元素谱线谱图和Co元素谱线谱图叠加谱图。步骤4 在图7中，B元素谱线在分析波长B249.678nm处的净强度值为20.3， Co元素谱线在分析波长B249.678nm处的净强度值为13，大于B元素的分析谱线峰值 20.3计数的5%即1.01，因此，认为Co元素对B249.678nm有明显的谱线干扰，难以 直接在B谱线的最高点直接准确测量B元素。因此选择B元素谱线净强度最小的位置 且与分析波长B249.678nm最接近的波长点249.691nm至Co谱线净强度值为B元素的 分析谱线峰值20.3的5%即1.01所对应的波长点即249.686nm之间的范围内选择A点 249.686nm±0.001nm，作为分析峰段，在此分析峰段测量待测样品溶液和工作曲线溶液 中分析元素。测量结果为此Co基合金样品中B含量为0.058%。本发明优点是1)本方法具有直观性，可以直接从干扰谱图上看出不受干扰物信号干扰的测量 位置。2)本方法具有通用性，本方法适合所有可以做出谱图、同时需要确定谱峰位置 进行谱线测量的分析过程，适合所有可以做出谱图、需要确定谱峰位置进行谱线测量的 分析仪器。3)本方法可以快速实现，本方法在使用时仅需绘制干扰物在分析元素分析处的 谱图和分析物在分析元素分析处的谱图，直接在叠加的谱图上确定测峰位置即可，可以 快速实现谱线重叠干扰的校正和分析元素的分析。4)本方法具有非常好的稳定性，由于分析谱线与干扰谱线的波长差距是不受工 作条件变化的，因此通过光谱图形重叠实验选定的测峰位置是不随时间和工作条件变化 的，是非常稳定的。5)本方法具有非常好的准确性。本方法在使用时相当于直接在不受光谱干扰的 分析线处进行分析，从而避免了光谱线的干扰，是简单、实用、准确的消除光谱干扰的 方法。6)该专利方法测量快速，操作简便，节约了大量人力和物力。
权利要求
1. 一种偏峰定位光谱分析方法，其特征在于该方法的步骤是(1)配制分析元素溶液确定待测样品溶液中分析元素的含量范围后，配制一个单一分析元素溶液，溶液中 分析元素的质量体积浓度与待测样品溶液中分析元素的质量体积浓度一致；(2)配制干扰元素溶液确定待测样品溶液中干扰元素的含量范围后，配制一个单一干扰元素溶液，溶液中 干扰元素的质量体积浓度与待测样品溶液中干扰元素的质量体积浓度一致；(3)制作单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的光谱叠加图在光谱仪上，在分析元素的的波长λ ^处，分别对单一分析元素溶液和单一干扰元 素溶液进行谱线扫描，分别得到单一分析元素溶液和单一干扰元素溶液的谱线谱图(1、 2)，并将两份谱线谱图在分析元素的分析波长Xci处同时显示，得到两者的光谱叠加 图；(4)确定待测样品溶液的分析峰值和分析谱段当单一干扰元素溶液的谱线在分析波长λ 0处的净强度值大于单一分析元素溶液的谱 线在分析波长λ ^处的净强度值5%时，则认为干扰谱线对分析谱线有光谱干扰，将单一 干扰元素溶液的谱线净强度值计数最小且与分析波长λ ^最接近的波长点(3)至单一干扰 元素溶液干扰谱线净强度值达到单一分析元素溶液的分析谱线峰值的5%所对应的波长点 (4)之间选择任意一点或段，作为分析峰位和分析谱段；(5)对待测样品溶液进行光谱分析在光谱仪上，用分析峰位或分析谱段测定待测样品溶液的谱线谱图，确定其中分析 元素的含量。
全文摘要
本发明是一种偏峰定位光谱分析方法，其特点是采用光谱仪进行化学元素含量分析时，在需要确定分析谱线的谱峰位置时，如果不受到其他因素的影响，则应在谱线最高点确定峰位，谱线的最高点为中心波长为λ0的分析谱线的测量点；如果受到其他因素的影响，导致在该谱线峰值位置受到干扰，则不在谱线最高点确定峰位，而在谱峰侧面不受谱线干扰的斜坡处确定峰位，如果这样，首先分别准备一个分析元素的溶液和一个干扰元素的溶液，然后用这两个溶液分别在分析元素分析谱线处进行谱线扫描，则得到分析谱线谱图和干扰谱线谱图，并将两者叠加显示，然后在分析谱线侧面选择一个不受干扰谱线干扰的点或段作为分析峰位/分析谱段，测定所有溶液时均选择此峰位/峰段进行分析。本发明技术方案的优点是能够直接、快速、准确的校正谱线重叠干扰。
文档编号G01N21/31GK102023135SQ201010550548
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者叶晓英, 李帆, 耿晓颖, 赵海燏 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院