光电直读光谱仪所用氩气的纯度,必须满足 GB/T 4842-2006《氩》中的高纯氩等级,即氩气纯度必须≥99.999%。对氩气中的杂质含量也有一定的要求。
对于氩气纯度这个问题,首先从光电直读光谱仪的火花放电模式谈起。在氩气氛中的火花放电有:凝聚放电和扩散放电两种放电模式。凝聚放电集中在样品的较小面积上,其样品原子蒸发较好。而扩散放电比较分散,其样品原子蒸发较差。在间隙中,由于这两种放电释放出的能量相同,凝聚放电在阴极处的放电电流密度大,其激发斑点为黑色,而扩散放电的放电电流不集中,样品容易与氩气中的杂质氧或水分在分析面形成氧化层,其激发斑点为白色,导致两种放电所得分析结果差别很大。因此,凝聚放电(黑色)是好的,扩散放电(白点)是不好的。高纯氩作为火花室保护气氛,其纯度高,即杂质氧和水分低,会形成所需要的“凝聚放电”。否则,就会形成“扩散放电”。如果氩气中氧气或水分杂质含量过高,上述元素很容易与杂质氧发生反应,生成氧化物而影响测定结果。
另外,前面也说到特征谱线在紫外区,碳、氮、硫、磷元素由于其光谱被杂质氧吸收,也会影响测定结果。在样品分析过程中,由于铝、硅、铬、钼、钛和钒等元素对氧的亲和力比较高,易产生白斑等。一般来说,在相同氧浓度的氩气气氛中,对于铜、镍、金和银等元素,它们在自然界比较稳定,与氧的亲和力差,其基体样品不易在表面形成氧化膜,易产生凝聚放电,且每次放电时侵蚀的金属量较大。氩气中杂质气体应该满足氧允许量(体积分数)不大于5×10-6、氮允许量 (体积分数)不大于20 x10-6、水分允许量(体积分数)不大于5×10-6、其他杂质总量 (体积分数)不大于5 x10-6。铝、镁、锌、铁和铬等元素,与氧的亲和力较大,如果在氩气气氛中杂质氧浓度高,在放电时其表面易形成氧化膜,形成扩散放电。
因此,为了保证“凝聚放电”,杜绝“扩散放电”,氩气纯度要高。氩气中部分杂质气体限量,还应该符合:氧允许量 (体积分数)不大于2x10-6、水分允许量(体积分数)不大于2×10-6。