分析化学手册 9B 无机质谱分析PDF电子书下载

第一篇 总论 2

第一章 导论 2

第一节 质谱学发展简史 2

一、质谱仪器 2

二、同位素质谱法 4

三、无机质谱法 5

第二节 名词、术语 6

一、基础名词、术语 6

二、仪器相关名词、术语 10

三、方法相关名词、术语 11

第三节 相关基本常数和单位制 15

一、基本物理常数 15

二、国际单位制的相关基本单位和导出单位 15

三、相关的单位换算 16

第四节 获取信息的主要途径 16

一、学术机构 16

二、期刊 17

参考文献 18

第二章 质谱仪器 21

第一节 质谱仪器的基本结构和分类 21

一、质谱仪器的基本结构 21

二、质谱仪器的分类 21

第二节 进样系统 22

一、直接进样系统 22

二、间接进样系统 22

第三节 离子源 22

一、电子轰击型离子源 22

二、离子轰击型离子源 23

三、原子轰击型离子源 25

四、放电型离子源 26

五、热电离离子源 27

六、电感耦合等离子体离子源 28

七、其他类型的电离技术 29

第四节 质量分析器 30

一、磁式质量分析器 30

二、双聚焦质量分析器 31

三、飞行时间质量分析器 31

四、四极滤质器 33

五、离子阱质量分析器 34

六、傅里叶变换离子回旋共振质量分析器 34

第五节 离子检测及数据处理 35

一、法拉第杯检测器 35

二、电子倍增器 35

三、其他类型的离子检测装置 37

四、数据处理 38

第六节 真空系统 40

一、质谱仪器的真空要求 41

二、真空的获得及真空测量 41

三、各种真空组件 42

第七节 质谱仪器的主要技术指标 43

一质量范围 43

二、分辨本领 43

三、灵敏度 44

四、丰度灵敏度 44

五、精密度和准确度 44

参考文献 45

第二篇 同位素质谱分析 48

第三章 气体稳定同位素质谱法 48

第一节 气体稳定同位素质谱概述 48

一、进样系统 48

二、离子源 49

三、质量分析器 50

四、检测系统 50

第二节 样品制备技术 50

一、水中氢同位素制备技术 50

二、碳同位素制备技术 53

三、氮同位素制备技术 59

四、氧同位素制备技术 63

五、硫同位素制备技术 72

第三节 稳定同位素质谱分析法 74

一、稳定同位素的表示方法、标准及其分析流程 74

二、质谱分析数据计算 76

三、稳定同位素质谱分析误差 87

参考文献 88

第四章 热电离质谱法 90

第一节 热电离质谱法原理 90

一、热电离 90

二、离子束聚焦、拉出 93

三、质量分离 94

四、离子检测 94

第二节 热电离质谱仪 95

一、离子源 95

二、质量分离器 97

三、离子检测器 97

四、附属设备 102

第三节 试验方法 102

一、测量前的工作程序 102

二、测量方法 111

三、测量结果的表达 113

四、影响准确测量的主要因素 115

五、方法的主要特点 120

第四节 热电离质谱法的应用 120

一、碱金属、碱土金属元素同位素测量 121

二、过渡元素测量 122

三、稀土元素测量（原子量测量） 123

四、锕系元素测量 126

五、硼、氯、溴、氧、氮等非金属元素同位素测量 129

参考文献 132

第五章 加速器质谱法 134

第一节 加速器质谱方法原理与特点 134

第二节 AMS分析装置 135

一、离子源与注入器 136

二、加速器 137

三、高能分析器 138

四、离子探测器 139

五、基于其他加速器的AMS装置 139

第三节 加速器质谱测量过程与定量分析方法 140

一、测量过程 140

二、定量分析方法 140

三、测量实例 140

四、一些主要核素的测量情况 143

五、AMS测量极限与限制 143

第四节 加速器质谱应用研究 144

一、14C 144

二、36Cl 145

三、10Be 145

四、129I 146

五、41Ca 146

六、其他核素 147

参考文献 147

第六章 静态真空质谱法 150

第一节 静态真空质谱仪及其组成和类型 150

一、基本组件 150

二、真空系统 151

三、熔样装置和进样装置 152

四、纯化系统 153

五、仪器类型 154

第二节 Ar同位素分析 155

一、Ar同位素分析方法 155

二、Ar含量计算方法 156

三、K-Ar法测年 157

四、40Ar/39Ar法测年 157

五、Ar同位素测年在地学中的应用 160

第三节 He同位素分析 166

一、He同位素分析方法 166

二、He含量计算方法 166

三、He同位素的应用 167

第四节 Ne同位素分析 168

一、Ne同位素分析方法 168

二、Ne同位素研究的应用 169

第五节 Kr同位素分析 169

第六节 Xe同位素分析 170

一、Xe同位素分析方法 170

二、Xe同位素的应用 170

参考文献 171

第七章 多接收电感耦合等离子体质谱法 174

第一节 方法原理和特点 174

第二节 质谱仪 175

一、进样系统 175

二、电感耦合等离子体源 175

三、单/双聚焦质量分析器 176

四、离子检测器 177

第三节 测量方法 178

一、测量方法概述 178

二、测量中的常见问题及解决方法 180

第四节 技术应用 184

一、复杂基体样品中同位素比值测量 184

二、高纯物质中同位素组成和原子量测量 188

三、激光剥蚀与多接收电感耦合等离子体质谱联用技术的应用 189

参考文献 192

第八章 高分辨双聚焦二次离子质谱法 193

第一节 双聚焦原理 193

一、能量聚焦——静电分析器 193

二、方向聚焦——磁分析器 194

三、双聚焦 194

第二节 仪器 194

一、仪器结构 194

二、仪器举例 197

第三节 方法及其应用 201

一、含铀矿物U-Th-Pb同位素 201

二、地球物质的同位素 203

三、陨石、月球、星际物质的稳定同位素 205

四、古气候 207

五、地球早期生命 207

六、环境微生物生态学 208

七、核电站安全性监测 210

八、掺杂成分浓度分析 211

九、深度分析 212

参考文献 213

第九章 激光共振电离质谱法 215

第一节 LRIMS分析原理 215

一、概述 215

二、LRIMS方法原理与特点 215

第二节 激光共振电离质谱仪 216

一、激光共振电离离子源 217

二、激光共振电离激光器系统 219

三、质量分析器 219

四、探测器 219

第三节 LRIMS定量分析方法 219

一、激光共振电离方案选择 220

二、激光诱导同位素选择效应 223

三、LRIMS分析实例 223

第四节 LRIMS装置及应用 224

一、高元素选择性的LRIMS 224

二、高同位素选择性的LRIMS 226

三、其他一些先进的LRIMS装置 228

参考文献 229

第三篇 元素质谱分析 234

第十章 电感耦合等离子体四极杆质谱法 234

第一节 概述 234

一、电感耦合等离子体质谱技术发展概况 234

二、ICP-MS仪器的基本结构 235

三、ICP-MS的特点 236

四、ICP质谱仪的性能对比 237

第二节 ICP离子源 237

一、作为离子源的ICP 237

二、射频发生器 239

三、ICP放电的一般性质 240

第三节 样品引入系统 240

一、液体样品引入 240

二、气体样品引入 242

三、固体样品引入 242

第四节 质量分析器 243

第五节 离子检测器 243

第六节 ICP-MS的干扰及其克服 243

一、质谱干扰 244

二、非质谱干扰 246

第七节 ICP-MS定性与半定量及定量分析 246

一、定性分析 246

二、半定量分析 246

三、定量分析 247

第八节 ICP-QMS法的应用 248

一、ICP-QMS在地质科学中的应用 248

二、ICP-QMS在环境检测中的应用 252

三、ICP-QMS在生物与医药卫生中的应用 255

四、ICP-QMS在食品科技中的应用 260

五、ICP-QMS在冶金工业中的应用 265

六、ICP-QMS在放射性核素监测中的应用 268

七、ICP-QMS在元素形态分析中的应用 271

参考文献 277

第十一章 高分辨电感耦合等离子体质谱法 278

第一节 HR-ICP-MS仪器的基本结构及特点 278

一、离子源 278

二、接口锥及真空系统 279

三、离子调制 279

四、质量分析器 279

五、检测器 283

第二节 HR-ICP-MS质谱仪的品质因素 283

一、分辨率 283

二、灵敏度 304

三、分辨率与灵敏度的相关性 304

四、背景噪声 304

第三节 HR-ICP-MS的应用 305

一、HR-ICP-MS在半导体测量中的应用 305

二、HR-ICP-MS在材料科学中的应用 306

三、HR-ICP-MS在地质与冶金中的应用 306

四、HR-ICP-MS在核科学中的应用 308

五、HR-ICP-MS在化学与石化中的应用 308

六、HR-ICP-MS在环境科学中的应用 308

七、HR-ICP-MS在农业中的应用 309

八、HR-ICP-MS在法证学中的应用 310

九、HR-ICP-MS在生物与医疗中的应用 310

十、HR-ICP-MS在食品与药物中的应用 311

参考文献 311

第十二章 飞行时间二次离子质谱法 313

第一节 飞行时间二次离子质谱法原理 313

一、TOF-SIMS发展历史 313

二、SIMS检测原理 314

三、SIMS主要分析模式和仪器操作模式 314

四、SIMS仪器的优点及局限性 315

五、对样品的要求 316

六、TOF-SIMS的应用 317

第二节 飞行时间二次离子质谱仪 317

一、仪器结构 317

二、一次离子源 318

三、二次离子分析系统——TOF质量分析器 320

四、进样系统及载样控制台 324

五、真空系统 325

第三节 仪器的操作模式 325

一、TOF-SIMS仪器的操作模式 325

二、绝缘样品的荷电补偿 328

第四节 定性与定量分析方法 328

一、定性分析 328

二、定量分析 335

第五节 方法应用 337

一、腐蚀科学：氧化皮的分析 337

二、电子材料表征 338

三、多相催化剂的研究 339

四、环境检测：气溶胶及汽车尾气颗粒表面成分分析 340

五、煤科学：煤表面成分及其赋存情况的表征 341

六、冶金：矿物浮选的研究 342

七、有机材料的表征 343

参考文献 344

第十三章 双聚焦二次离子质谱法 345

第一节 一次离子源 345

一、双等离子体离子源 346

二、金属表面直接加热电离源——Cs 347

三、液态金属离子源——Ga 348

四、一次离子源的选择 348

第二节 离子光学 349

一、一次离子束的合轴和扫描 350

二、二次离子光路中的浸没透镜 350

第三节 二次离子发射机理 351

一、溅射产额 351

二、二次离子产额 356

第四节 质量分析器与离子检测系统 359

一、质量分析器 359

二、离子检测系统 360

第五节 二次离子质谱仪 362

一、双聚焦二次离子质谱仪的分类 362

二、IMS系列SIMS 363

三、样品需求 364

第六节 二次离子质谱法的功能 365

一、深度剖析 365

二、质谱分析——质量扫描 376

三、线扫描（二次离子质谱的横向线分析） 377

四、微区分析 378

五、三维分析 378

六、定量分析 379

第七节 二次离子质谱法的应用 381

一、宇宙尘埃质谱分析 382

二、深度剖析的应用 382

三、线扫描分析（金属中杂质氢的检测） 386

四、同位素分析——核燃料235U是否给周围环境带来放射性污染的检测 387

五、二次离子图像分析 389

六、绝缘样品的分析——杂质在SOI材料中的分布 390

七、硅中痕量硼二次离子质谱定量分析的异常现象 390

第八节 双聚焦二次离子质谱分析常用数据 392

一、检测限 392

二、溅射产额 399

三、质量干扰 400

四、相对灵敏度因子（RSF） 403

参考文献 413

第十四章 辉光放电质谱法 414

第一节 方法原理 414

一、辉光放电的产生 414

二、样品的溅射和电离 415

三、质谱干扰 416

第二节 辉光放电质谱仪 416

一、质谱仪器 416

二、离子源 418

三、质量分析器 418

四、检测系统 418

第三节 实验方法及特点 420

一、样品制备与预处理 420

二、分析参数的选择与分析过程 420

三、分析特点 421

四、分析重现性 423

五、干扰峰的排除 425

第四节 半定量与定量分析 425

一、半定量分析 425

二、定量分析 425

第五节 方法应用 428

一、金属及半导体材料分析 429

二、非导体材料分析 431

三、深度分析 432

四、同位素丰度测量 433

五、测量用标准物质 433

参考文献 434

第十五章 同位素稀释质谱法 436

第一节 基本原理 436

一、同位素稀释技术 436

二、双同位素稀释技术 438

第二节 使用仪器 439

一、高精度天平 439

二、质谱仪 439

第三节 实验方法 440

一、实验程序 440

二、稀释剂溶液的制备 441

三、最佳稀释比计算 441

四、混合样品的制备技术 442

五、同位素丰度测量 442

六、结果计算 442

第四节 制约测量值不确定度的主要因素 443

一、稀释剂的选择和混合样品的制备 443

二、混合样品的最佳稀释比 443

三、混合样品的均匀性 444

四、实验过程的流程空白 444

第五节 同位素稀释质谱法的应用 446

一、IDMS在核科学研究中的应用 446

二、IDMS在地学中的应用 448

三、IDMS在环境科学中的应用 449

四、在生命科学中的应用 453

五、高纯物质分析 454

六、IDMS在化学计量中的应用 455

参考文献 457

第四篇 辅助技术 460

第十六章 样品制备技术 460

第一节 质谱测量对样品的基本要求 460

第二节 水与酸的提纯 461

一、分析空白 461

二、水的提纯 461

三、酸的提纯 462

第三节 气体样品制备 469

一、样品预处理 469

二、气体样品制备实例 469

第四节 溶液样品制备 471

一、样品分解 471

二、直接稀释法 471

三、酸分解法 472

四、碱熔融法 474

五、样品的分离富集 474

第五节 固定样品制备 475

一、固体样品制备特点 475

二、固体样品制备实例 475

参考文献 476

第十七章 计算机在质谱分析中的应用 479

第一节 数据采集与处理 479

一、离子信号的数据采集 479

二、质谱数据处理 482

第二节 控制仪器运行 486

一、仪器的基本控制 486

二、仪器的复杂控制 487

第三节 仪器的自动保护 488

一、高压保护 488

二、真空系统的保护 489

三、其他保护 489

第四节 仪器故障诊断 489

参考文献 490

第十八章 质谱分析误差 491

第一节 有关误差的基本术语 491

一、误差的定义 491

二、误差的相关术语 491

三、统计的相关术语 491

四、误差的分类 492

第二节 分析误差 492

一、质量歧视效应 492

二、空间电荷效应 494

三、谱峰叠加的干扰 495

四、记忆效应 497

五、仪器的死时间 498

六、双电荷离子 498

七、非质谱干扰 498

第三节 测量值的不确定度 499

一、不确定度术语 499

二、A类标准不确定度评定 499

三、B类标准不确定度评定 502

四、合成标准不确定度 502

五、扩展不确定度 505

六、测量不确定度报告 506

第四节 测量值的校正 508

一、内部校正法 508

二、外部校正法 508

第五节 测量值的溯源性 509

一、溯源性的含义 509

二、化学测量的溯源性 509

三、同位素测量量值的溯源性 510

参考文献 511

第十九章 标准物质与质谱分析法 512

第一节 概述 512

一、标准物质的概念 512

二、标准物质的特性 513

三、标准物质的分类 515

四、标准物质的分级 516

第二节 有证标准物质的功能和使用 518

一、有证标准物质的功能 518

二、标准物质的使用原则 519

第三节 标准物质与质谱分析法的关联性 520

一、标准物质在质谱分析中的作用 520

二、质谱分析法在标准物质研制中的作用 521

第四节 标准物质的研制 524

一、立项、技术路线和研制程序 524

二、同位素标准物质的研制 525

三、化学成分量标准物质的研制 540

第五节 标准物质信息的获取 546

一、国际标准化组织/标准物质委员会 546

二、国际标准物质数据库 547

三、天然基体标准物质数据库 548

四、欧洲标准物质 548

五、中国国家标准物质信息服务平台 550

参考文献 550

附录 552

Ⅰ 元素原子量 552

Ⅱ 原子质量表 555

Ⅲ 元素同位素组成 559

Ⅳ 元素同位素及同量异位素 566

Ⅴ 元素的基本参数 570

Ⅵ 元素周期表 573

主题词索引 574

表索引 582