稀土中有什么？！竟能牵动大国神经

2019-08-01 17:20:18 德国耶拿分析仪器有限公司

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5月20日，国家总书记考察调研江西的稀土产业发展情况，引起国内外强烈关注；5月28日，国家发改委就稀土出口的表态更是一石激起千层浪；6月4日，发改委再次召开稀土行业专家座谈会，重申了“稀土”的重要战略地位；各种“稀土”消息不仅都能瞬间攀上国内热搜榜，更是时刻吸引着全球各大媒体的眼球。小小稀土中有什么，竟能牵动大国神经，耶拿带您探寻稀土中的奥秘。

稀土是什么？

稀土是17种特殊元素的统称。包括化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素。

稀土很重要！掌握了稀土，就掌握了世界。

稀土涉及现代生活的方方面面、各行各业，小到手机、照相机，大到精确制导导弹、火箭卫星。现在世界上每5项发明专利中就有1项用到了稀土，添加量虽小，却至关重要。所以说谁掌握了稀土，谁就掌握了世界，一点也不夸张。

图片来源：保定网警巡查执法

稀土矿石多为多元素共生，分离很重要、分离后准确检测亦为关键！

由于稀土元素原子结构、化学和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中，故对分离提纯和加工技术要求非常高，而各行业对稀土元素的品位有不同的要求，若达不到要求，会大大影响其应用效果，甚至产生反效果。若要把好稀土产品的质量关，就需要对其准确的定量分析检测。目前国标中关于稀土行业的检测内容列于表1。

表1 国标中关于稀土行业的检测标准

由上表知，ICP-OES在稀土行业中的检测占有重要位置。但由于稀土元素的原子具有未充满的4f电子层和4f电子被外层的5s5p电子屏蔽的特性，使得稀土原子具有有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，有着极为丰富的光谱谱线（如下图），要准确定量稀土元素，就十分考验仪器性能的硬实力！

下图为1%氧化铈和1%氧化钕的部分发射谱线

（光谱谱线极为丰富）

1%氧化钕部分发射谱线

1%氧化铈部分发射谱线

数据不对？！心力交瘁。

在实际检测中，ICP-OES除了等离子体温度高、激发能力强、稳定性好、检测速度等指标外，更重要的是光学分辨率！正如上述，要分辨如此庞大数量的元素谱线，仪器的分辨率是关键！否则，光谱谱线干扰或重叠会影响数据的准确性，甚至导致错误的数据结果，而造成检测事故，而这种情况，有时检测人员本身是很难察觉和避免的。

我们以As 228.812nm和Cd 228.802nm的测试谱图为例，当仪器分辨率不同时，出现的谱图如下：

光学分辨率 6pm

光学分辨率 10pm

光学分辨率3pm

由上图可知，当光学分辨率为10pm时，从谱图是无法分辨出两条特征谱线的，信号值为两条光谱叠加，这样的数据必然是错误的，而实际测试者也是很难发现的！当光学分辨率为6pm时，两条谱线可以分辨，尚可通过调整光谱背景点方法减少干扰，但是，当光谱干扰更为严重时，比如测定稀土中的杂质，还可以准确定量吗？而当光学分辨率达到3pm时，可以将两条谱线从基线处分开，同时，也达到谱线的自然宽度，可以最大程度降低谱线的光谱干扰，即使在稀土杂质检测中，也可以准确的定量分析。

如何看清“稀土世界”的纷繁？

“欲要攻其事，必先利其器”。耶拿 PQ 9000的光学分辨率达到3pm，即使是光谱干扰极为严重的稀土检测，也可轻松应对。下图为PQ9000 在1%氧化钕基体中的La、Pr、Ce、Sm、Y等元素，均可清楚分辨，进而准确定量，将“稀土世界”看的清清楚楚。