ICS71.040.40 CCS G 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T42518—2023
锗酸铋（BGO）晶体 痕量元素化学分析
辉光放电质谱法
Bismuth germanate (BGO) crystal-Chemical analysis of trace elements-
Glow discharge mass spectrometry
2023-09-01实施
2023-05-23发布
国家市场监督管理总局 发布国家标准化管理委员会 GB/T42518—2023
目 次
前言引言
范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 A
1
原理 5 仪器设备 6 试剂和材料 7 样品 8 仪器准备 9 测量和分析结果表达 10 检出限· 11 测量结果 12 重复性和再现性 13 测试报告附录A（资料性） 质量校正离子及其质荷比附录B（资料性） 同位素选择及干扰
8
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前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国微束分析标准化技术委员会（SAC/TC38)提出并归口。 本文件起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所、宁波新材料测试评价中心有限公司。 本文件主要起草人：卓尚军、钱荣、朱月琴、盛成、杨秋、时晓露、沈世音。
- GB/T 42518—2023
引言
酸铋（BGO)晶体，分子式为Bi,Ge:O12，是一种综合性能优异的无机闪烁材料，在核医学成像、高能物理、天体物理、石油测井、环境监测、公共安全和工业在线检测等辐射探测领域具有广泛应用。 BGO晶体是一种高纯度材料，影响材料性能（如光透过和光输出、光响应均匀性、余辉等）的因素很多，其中杂质元素的种类和含量是关键因素之一。对数量较少的痕量杂质元素的测量，一般用包括电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS)在内的方法测定。但是，如果要对BGO晶体中70种左右的痕量杂质元素进行定量测定，高分辨辉光放电质谱法（GD-MS)是优先采用的方法，
GD-MS定量分析需要用基体相似的参考物质测量相关待测元素的相对灵敏度因子（RSF)，但是参考物质往往难以获得。由于GD-MS特殊的离子化过程，使其分析结果受基体影响较小，因此在实际应用中通常将一套预先测定的RSF用于所有不同的基体。然而当对测量准确度要求较高时，采用 BGO基体的有证标准物质，或工作标准物质是必要的。
= GB/T42518—2023
锗酸（BGO）晶体痕量元素化学分析
辉光放电质谱法
1范围
本文件描述了采用辉光放电质谱法（GD-MS)测量锗酸（BGO)晶体中杂质元素的方法。 本文件适用于BGO晶体材料中除氢和情性气体元素以外的其他杂质元素含量的测定，测定范围
为0.001ug/g～1000ug/g（质量分数）。通过合适的标准样品校正，也适用于测量质量分数大于1000 ug/g的杂质元素含量。
：规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 ISO/TS15338表面化学分析辉光放电质谱 操作程序（Surfacechemicalanalysis一Glowdis
chargemassspectrometry—Operating procedures)
：术语和定义
3
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
离子强度 ionintensity 仪器记录到的指定元素的离子流总量。
3.2
针状试样 pin sample 长度约20mm、横截面的尺寸约3mm，横截面为圆形或方形的棒状样品。
3.3
片状试样 flatsample 至少有一面平整光滑，光滑面有20mm～40mm的圆形测量面的圆形或方形薄片状样品。
3.4
针状放电池 pin cell 用于分析针状试样的样品池。
3.5
片状放电池 flatcell 用于分析片状试样的样品池。
3.6
离子计数效率 ion counting efficiency 探测器测得的离子数与进人探测器的离子数之比
1 GB/T 42518—2023
4原理
在GD-MS仪器的放电池中，试样作为阴极。在放电池中导入氟气，并在阴极和阳极间加一电位差，产生辉光放电（等离子体）。试样材料经离子和电中性的粒子溅射后产生的单个原子和或原子团扩散进人等离子体中被离子化，形成的离子导出进人质量分析器。质量分析器将不同质荷比的离子分开，并将具有指定质荷比的离子传输到探测器。探测器测量离子强度，经丰度校正后作为元素强度。将待测元素对基体元素强度归一化，然后将归一化的强度同参考标准样品或校准试样中相应元素的归化强度进行比较，便能得到待测元素的浓度。
5 仪器设备
5.1 辉光放电质谱仪
应符合ISO/TS15338的要求，并配备针状放电池和片状放电池，运行环境应满足仪器厂商的要求。
注：带射频源的辉光放电质谱仪同样适用于本文件。 5.2 超声波清洗器
用于试样和操作工具的清洗。 5.3 3制样设备
将样品加工成满足仪器测试要求的试样所需要的设备，包括切割机、压片机、抛光机、油浴装置等
5.4 其他样品处理工具
化学分析实验室常用器具，聚四氟乙烯材质的洗瓶、烧杯、塑料管和镊子等。
6 试剂和材料
6.1去离子水
符合GB/T6682规定的分析实验室用水一级水。 6.2 2硝酸
0=1.42g/mL，光谱纯。 6.3 3氢氟酸
o=1.14g/mL，光谱纯。 6.4 4异丙醇
β=0.784g/mL,光谱纯。 6.5 5片
固体金属，纯度不低于99.9995%
2 GB/T 42518—2023
6.6铟
固体金属，纯度不低于99.9999%。 6.7氩气
纯度不低于99.999%。 注：采用纯度更高的氩气，有利于降低气体杂质干扰。
6.8 3氮气
纯度不低于99.999%。 6.9铜丝
纯度不低于99.9%，直径约1mm。 6.10 金丝
纯度不低于99.9%，直径约1mm。
7样品
7.1试样加工
将样品加工成仪器可以接受的试样。不同仪器的放电池对试样的儿何形状和大小有不同的要求，一般可以在一定范围内变化。针状试样的粗细和长度应和针状放电池的大小匹配，片状试样的大小和厚度应和片状放电池的大小匹配。因此，是样品池的设计限定了试样的最大尺寸。能满足样品池要求的试样均可以用于测量。以下几种方法一般适用于所有仪器：
a）将样品加工成能形成直径20mm~40mm的圆形测量面，厚度2mm～3mm的片状试样，并
将一面抛光，用于片状放电池的测量； b) 也可以将其切割成截面长和宽分别为2mm～3mm、长度为20mm的针状试样，用于针状放
电池的测量；对于粉末样品，可以将少量铟（6.6)在聚四氟乙烯烧杯中油浴熔化，加人粉末样品，混合均匀后
c)
吸人内径为3mm～5mm的聚四氟乙烯管成型为长度20mm的针状试样，用于针状放电池的测量；
d) 对于粉末或颗粒状样品，可以将样品铺在表面干净的钼片（6.5）上，用一片大小合适的（6.6）
片覆盖样品，然后在铟片上再放一片钼片，用手适当加压，就能将样品压在铟片上，制成片状试样，用于片状放电池的测量；
e) 将钼片（6.5)制成截面长和宽分别为2mm～3mm、长度为20mm，一面散开的钼槽，将粉末或
颗粒状样品填装钼槽，就制成了用于针状放电池测量的针状试样。
注1：由于方法c)、d)和e)需要用到样品以外的金属（钢或钼)，可能引人额外的污染元素或干扰。 注2：GD-MS采用固体样品直接测量，避免了对样品的复杂处理，并且测量时，通过预溅射的方式清除试样表面污
染。因此，多数情况下通用检测实验室即能用于GD-MS的制样，但采用洁净室对保证痕量元素的检出限是有益的，特别是在预溅射不可行时。
7.2 2试样清洗
除7.1e)方法制备的试样外，所有试样应按下述步骤清洗。按7.1e)方法制备试样时，在填装样品
3 GB/T42518—2023
前钼槽也应按该步骤清洗。每个试样均应单独清洗。清洗后的试样宜尽快测量，如果试样清洗后在空气中放置超过4h，应重新清洗。清洗的步骤如下：
a）将试样置于烧杯中，加去离子水（6.1)浸没试样，将烧杯置于超声波清洗器中，超声清洗至少
5min，然后用镊子将试样取出，放入盛硝酸（6.2)（1十9)的烧杯中浸洗5min～10min； b) 用镊子将试样取出，以去离子水（6.1）冲洗3遍后，放入盛氢氟酸（6.3）（1十4）的聚四氟乙烯
塑料烧杯中浸洗5min~10min； c） 用镊子将试样取出，以去离子水（6.1)冲洗5遍后，放入盛异丙醇（6.4)的烧杯中，超声清洗至
少5min; d）J 用镊子将试样取出：晾干，或氮气（6.8）吹干
8仪器准备
8.1质量校正
对于连续测量的仪器，至少每8h进行一次质量校正。在两次测量间隔超过8h的情况下，测量之
前进行质量校正。用于质量校正的离子质荷比应覆盖仪器的测量范围。可选择放电气体如氩气（Ar)]、离子源部件材料［如钼（Ta)]、用于辅助导电的金属［如铟（In)的离子，以及它们形成的多原子离子。附录A是一些可以用于质量校正的离子。
8.2峰形和分辨的检查
将铜丝（6.9)和金丝（6.10）绞成绳状，取约20mm长一段（可重复使用），用针状放电池，分别测量 63Cu+和197Au的峰，调整仪器参数，优化质谱峰，使之呈现对称的近似正态分布的形状，并保证在峰的离子强度足够高的情况下，质量分辨本领不低于3500。 8.3探测器交叉校正
如果仪器具有一个以上的探测器，应进行探测器离子计数效率的交叉校正。 用钼片（6.5)作为样品，用测量低离子流的探测器（离子计数器或电子倍增器）测量18°Ta的离子强
度，同时用测量高离子流的探测器（法拉第杯）测量181Ta+的强度，然后计算给出正确同位素比（钼的两种同位素的丰度分别为0.012%和99.988%)所需的校正因子。通常软件会根据测量强度计算校正因子，并应用于离子强度测量中。 8.4气压监测
监测离子源和质量分析器中的气压。离子源气压升高，会因增加气体背景而引起谱线干扰增加，
9测量和分析结果表达
9.1试样装载
将预处理好的试样（7.1，7.2)按仪器制造商提供的操作手册装载好，并导人仪器。如需液氮冷却离子源时，通入液氮。当离子源室的气压达到仪器操作手册规定值（通常为100Pa左右)后可开始测量 9.2分析程序设定
设定一个分析程序，这一程序在不同的仪器软件中可能不同。一般需设定质谱仪扫描或数据采集的方式，包括：选择待测元素的同位素、每个同位素的测量积分时间、指定用于储存实测样品数据的数据
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