On the Possibility of Reducing the Systematic and Random Errors of Atomic Emission Spectral Analysis Using Multiline Calibration
Abstract
The main systematic and random errors of atomic emission spectral analysis and various procedures used for their reduction are considered: classical internal standard approach, non-spectral matrix effects, the use of several spectral lines of the analyte and internal standard with and without weight coefficients, signal drift, instability of sample injection and conditions of spectra excitation. The necessity of incorporating those methods into the software of the devices intended for atomic emission spectral analysis with various sources of spectrum excitation, including inductively coupled plasma is demonstrated. An algorithm and stand-alone program for optimization of the calibration curve based on multiline recording of the spectral lines of matrix elements and analyte, internal standards, solvent, and discharge atmosphere, capable of implementing the above methods of error reduction both in calibration and analysis are developed.
Keywords
atomic emission spectroscopy,
systematic and random errors of analysis,
internal standard,
non-spectral interference,
multi-signal calibration,
атомно-эмиссионный спектральный анализ,
систематические и случайные погрешности анализа,
внутренний стандарт,
неспектральные помехи,
многолинейчатая градуировка
About the Author
A. A. Pupyshev
Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Moore G. L. Internal standardization in atomic-emission spectrometry using inductively coupled plasma. Report N M208. Mintek (Analytical Science Division): Council for mineral technology (South Africa), 1985.-24 p.
2. Kayser H. Handbuch der spectroscopie. Bd. 5. - Leipzig: S. Hirzel Verlag, 1910. -853 s.
3. Lewis S. J. Emission spectra in chemical industry / J. Soc. Chem. Industry. 1916. Vol. 35. N 12. P. 661 - 663.
4. Konen H. Die lage der quantitativen spektralanalyse / Naturwiss. 1926. Vol. 14. N48-49. S. 1108-1114.
5. Meggers W. F., Kiess C. C., Stimson F. I. Practical spectrographic analysis / Sci. Papers U.S. Nat. Bur. Standards (N 444). 1922. Vol. 18. P. 235 -255.
6. Gerlach W. A. Zur frage der richtigen ausfiihrung und deutung der “quantitativen spektralanalyse” / Z. Anorg. Algem. Chem. 1925. Vol. 142. S. 383 - 398.
7. Gerlach W. A., Schweitzer E. Die chemische emissionsspektralanalyse. I Teil. -Leipzig, 1930. - 123 s.
8. Barnett W. B., Fassel V. A., Kniseley R. N. Theoretical principles of internal standardization in analytical emission spectroscopy / Spectrochim. Acta. Part B. 1968. Vol. 23. P. 643 - 664.
9. Barnett W. B., Fassel V. A., Kniseley R. N. An experimental study of internal standardization in analytical emission spectroscopy / Spectrochim. Acta. Part B. 1970. Vol. 25. P. 139 - 161.
10. Walsh J. N. Use of multiple internal standards for high-precision, routine analysis of geological samples by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / Chemical Geolog. 1992. Vol. 95. P. 113 -121.
11. Пупышев А. А., Данилова Д. А. Термодинамическое моделирование для метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. - Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - 76 с.
12. Печищева Н. В., Шуняев К. Ю., Майорова А. В. и др. Металлургическое сырье и продукция: улучшение качества результатов анализа с использованием термодинамического моделирования / Физическая химия и технология в металлургии: сб. трудов, посвящ. 60-летию ИМЕТ УрО РАН. - Екатеринбург: Ин-т металлургии УрО РАН, 2015. С. 408 -414.
13. Майорова А. В., Печищева Н. В., Воронцова А. А. и др. Оценка эффективности применения внутренней стандартизации при анализе железорудного сырья и шлаков методом атомной эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой / Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 35. № 9. С. 47 - 54.
14. Майорова А. В., Воронцова К. А., Печищева Н. В. и др. Определение оксида кремния в рудном сырье методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 9 - 15.
15. Майорова А. В., Печищева Н. В., Шуняев К. Ю. и др. Разработка методики ИСП-АЭС определения вольфрама в ферровольфраме с использованием термодинамического моделирования / Аналитика и контроль. 2014. Т. 18. № 2. С. 136 - 149.
16. Евдокимова О. В., Майорова А. В., Печищева Н. В. и др. Теоретический выбор внутреннего стандарта при ИСП-АЭС определении легирующих компонентов жаропрочных никелевых сплавов / Научный электронный журнал «Новости материаловедения. Наука и техника». 2014. №2. URL: http://materialsnews.ru/plugins/con-tent/journal/uploads/articles/pdf/69.pdf (дата обращения 12.10. 2016 г.).
17. Топалов А. И., Шаевич А. Б., Шубина С. Б. Спектральный анализ ферросплавов. - Свердловск: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии. Свердловское отделение, 1962. - 288 с.
18. Пупышев А. А., Музгин В. Н. Некоторые аналитические особенности высокочастотного факельного разряда при анализе растворов / Журн. аналит. химии. 1973. Т. 28. № 5. С. 890 - 896.
19. Музгин В. H., Пупышев А. А., Антонов А. В. Спектральный метод определения главных компонентов в сплавах на основе кобальта / Журн. аналит. химии. 1971. Т. 26. № 8. С. 1589 - 1592.
20. Danzer K., Venth K. Multisignal calibration in spark- and ICP-OES / Fresenius J. Anal Chem. 1994. Vol. 350. P. 339 - 343.
21. Sadler D. A., Littlejohn D. Use of multiple emission lines and principal component regression for quantitative analysis in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry with charge coupled device detection / J. Anal. At. Spectrom. 1996. Vol. 11. P. 1105 - 1112.
22. Danzer K., Wagner M. Multisignal calibration in optical emission spectroscopy / Fresenius J. Anal Chem. 1993. Vol. 346. P. 520 - 524.
23. Reinsberg K. G., Schumacher C., Nielsch K., Broekaert J. A. C. Precision improvements by the use of principal component regression and pooled regression applied to main component determinations with ICP-OES for thermoelectric films / J. Anal. At. Spectrom. 2011. Vol. 26. P. 2477 - 2482.
24. Schierle C., Otto M. Qualitative and semi-quantitative Analysis in ICP-AES using multivariate calibration / Microchim. Acta. 1994. Vol. 113. P. 357-372.
25. Ortner H. M. Selectivity and error estimates in multivariate calibration: application to sequential ICP-OES / Spectrochim. Acta. Part B. 1991. Vol. 46.N8.P. 1175 - 1196.
26. Bauer G., Wegschneider W. Selectivity and limits of detection in inductively coupled plasma optical emission spectrometry using multivariate calibration / Spectrochim. Acta. Part B. 1992. Vol. 47. N 1. P. 179 - 188.
27. Ivaldi J. C., Tracy D., Barnard T. W., Slavin W. Multivariate methods for interpretation of emission spectra from the inductively coupled plasma / Spectrochim. Acta. Part B. 1992. Vol. 47. N 12. P. 1361 - 1371.
28. Ivaldi J. C., Barnard T. W. Advantages of coupling multivariate data reduction techniques with simultaneous inductively coupled plasma optical emission spectra / Spectrochim. Acta. Part B. 1993. Vol. 48. N 10. P. 1265 - 1273.
29. Kucharkowski R., Jankova D., Herrmann E., John A. Contributions to accuracy improvement of simultaneous ICP atomic emission spectrometry using multi-line measurements of analyte and internal standard elements Applications for the analysis of permalloy / Fresenius J. Anal Chem. 1998. Vol. 361. P. 532 - 539.
30. Kucharkowski R., Vogt C. Simultaneous ICP atomic emission spectrometry for accurate stoichiometric determination: application to a YNi2B2C superconducting material system / J. Anal. At. Spectrom. 2002. Vol. 17. P. 263 - 269.
31. Pan F., Tyson J. F. Real and composite emission lines as internal standards in the determination of As, Se and Sb by inductively coupled plasma optical emission spectrometry / J. Anal. At. Spectrom. 2007. Vol. 22. P. 377 - 385.
32. Danzaki Y., Wagatsuma K. Hydrogen Hß line as an internal standard in inductively coupled plasma optical emission spectroscopy / Bunseki Kagaku. 2004. Vol. 53. N 7. P. 743 - 748.
33. Salit M. L., Turk G. C. A drift correction procedure / Anal. Chem. 1998. Vol. 70. P. 3184 -3190.
34. Marcos A., Foulkes M., Hill S. J. Application of a multi-way method to study long-term stability in ICP-AES / J. Anal. At. Spectrom. 2001. Vol. 16.P. 105-114.
35. Marcos A., Hill S. J. A drift correction procedure for ICP-AES systems / Analyst. 2000. Vol. 125. P. 1015 - 1020.
36. Al-Ammar A. S., Barnes R. M. Correction for drift in ICP-OES measurements by internal standardization using spectral lines of the same analyte as internal reference / At. Spectrosc. 1998. Vol. 19. N 1.P. 18- 22.
37. Змитревич А. Г., Пупышев А. А. Атомно-эмиссионный спектральный анализ ферросплавов. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2009. - 269 с.
38. Змитревич А. Г., Пупышев А. А. Разработка методики атомно-эмиссионного спектрального определения меди в молибденовом концентрате способом вдувания порошков в дуговой разряд / Аналитика и контроль. 2010. Т. 14. № 4. С. 214 -219.
39. Змитревич А. Г., Пупышев А. А. Разработка методики атомноэмиссионного определения кремния в порошках ферросилиция способом вдувания / Аналитика и контроль. 2011. Т. 15. №4. С. 401 -408.
40. Змитревич А. Г., Пупышев А. А. Атомно-эмиссионное спектральное определение оксидов натрия и калия в порошках микрокремнезема способом вдувания / Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 1. С. 23 - 29.
41. Змитревич А. Г., Пупышев А. А. Атомно-эмиссионное спектральное определение углерода в порошках ферросиликомарганца способом вдувания низковольтный искровой разряд / Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 3. С. 325 - 333.
42. Змитревич А. Г. Атомно-эмиссионный спектральный анализ порошков ферросплавов. Аппаратурные и методические усовершенствования. - LAP Lambert Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. - 202 с.
Review
For citations:
Pupyshev A.A. On the Possibility of Reducing the Systematic and Random Errors of Atomic Emission Spectral Analysis Using Multiline Calibration. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2017;83(1):20-30. (In Russ.)
Views:
614
Email this article 