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Siliciumcarbid (SiC) ist ein wichtiges technisches Material nicht nur in seinen klassischen Anwendungsbereichen, die auf seinen hervorragenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere seiner großen Härte, und seinem besonderen thermischen Verhalten beruhen. Vielfache Anwendungen finden sich auch als Hochleistungskeramik, in der Halbleitertechnik, der Opto- und Mikroelektronik. Für seinen Gebrauch in den verschiedenen Anwendungsgebieten ist die Reinheit des Materials von großer Bedeutung. Die auf der Verwendung von Aufschlusslösungen basierende Analytik ist wegen des erforderlichen zeitaufwendigen Aufschlussverfahrens wenig effektiv. Für größere Analysenserien und für die schnellere Bereitstellung der Ergebnisse sind deshalb direkte Analysenverfahren mit Festprobentechnik von verschiedenen Autoren erprobt und eingesetzt worden. Um zu zuverlässigen und vergleichbaren analytischen Aussagen zu gelangen, sind für einen breiten Einsatz bei den Herstellern validierte und genormte Analysenverfahren erforderlich. Die vorgestellten Ergebnisse sind Bestandteil des Validierungs- und Normungsprozesses. Hierbei wurde für jede der beiden Feststoff-Analysenmethoden mit Multielementcharakter, die optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma und elektrothermischer Verdampfung (ETV ICP OES) und die optische Emissionsspektrometrie mit Gleichstrombogenanregung (DC Arc OES), ein Ringversuch zur Multielement-Spurenbestimmung an sechs vorcharakterisierten Siliciumcarbidpulvern durchgeführt. An diesen Laborvergleichen beteiligten sich mit der ETV ICP OES acht und mit der DC Arc OES neun Laboratorien aus Industrieunternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten. An jeder der sechs untersuchten Proben wurden sechs parallele Messungen ausgeführt, mit der ETV ICP OES für die Analyten Al, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Ni, Ti, V und Zr und mit der DC Arc OES für die Analyten Al, B, Ca, Fe, Mg, Ni, Ti und Zr. Für drei der sechs Proben wurden die Gehalte aus den auf der Basis dieser Messungen bestimmten Kalibrierkurven ermittelt, wobei die jeweilige Probe nicht in die Kalibrierung einbezogen wurde. Aus den ermittelten Gehalten wurden nach DIN ISO 5725-2 die Wiederhol- und die Vergleichspräzision beider Analysenverfahren berechnet. Diese stellen wichtige Beiträge zur Verfahrensvalidierung und zur geplanten Normung im Rahmen des DIN NMP 264 "Chemische Analyse von nichtoxidischen keramischen Roh- und Werkstoffen" dar. Ein Eindruck über die Richtigkeit beider Analysenverfahren läßt sich durch Vergleich der Ergebnisse mit den durch rückführbare Messungen zuvor erhaltenen Werten gewinnen. Dabei ist zu beachten, dass diese auch für die Kalibrierung verwendeten Gehaltsangaben der sechs verschiedenen Kalibrierproben nicht in allen Fällen auf einer geraden oder monoton steigenden Kalibrierkurve liegen. Im Nachgang wurde außerdem von der BAM in Kooperation mit der GDMB und unter breiter internationaler Beteiligung eines der sechs SiC-Pulver als Referenzmaterial zertifiziert. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit der Aussagen zur Richtigkeit noch weiter erhöht. Die Vergleichs- und die Wiederholpräzision werden als überwiegend gut eingeschätzt, die Richtigkeit als gut bis befriedigend; nur in wenigen Fällen treten größere systematische Abweichungen von den Referenzwerten auf. Damit werden beide Analysentechniken als geeignet zur schnellen Direktanalytik der nur schwer und zeitaufwendig aufzuschließenden Siliciumcarbidpulver bewertet.
Im Beitrag wird außer auf die Ringversuche und ihre Auswertung auch auf methodische Besonderheiten beider direkten Feststoff-Analysenverfahren eingegangen.
ICP-MS analysis of high purity molybdenum used as SI-traceable standard of high metrological quality
(2005)
The need, concept and technical approach for the certification of SI-traceable standards of high metrological quality for chemical analysis of the elements is briefly explained. As an example of problems occurring in the certification of these standards, special technical aspects related to the analysis of high purity Mo by ICP-MS, namely blank reduction for Na, Li and Ni by protective coating of the cones with silicon, as well as dealing with the interferences from the Mo matrix, are discussed.
The members of the committee NMP 264 Chemical analysis of non-oxidic raw and basic materials of the German Standards Institute (DIN) have organized two interlaboratory comparisons for multielement determination of trace elements in silicon carbide (SiC) powders via direct solid sampling methods. One of the interlaboratory comparisons was based on the application of inductively coupled plasma optical emission spectrometry with electrothermal vaporization (ETV ICP OES), and the other on the application of optical emission spectrometry with direct current arc (DC arc OES). The interlaboratory comparisons were organized and performed in the framework of the development of two standards related to the determination of mass fractions of metallic impurities in powders and grain sizes of ceramic raw and basic materials by both methods. SiC powders were used as typical examples of this category of material. The aim of the interlaboratory comparisons was to determine the repeatability and reproducibility of both analytical methods to be standardized. This was an important contribution to the practical applicability of both draft standards. Eight laboratories participated in the interlaboratory comparison with ETV ICP OES and nine in the interlaboratory comparison with DC arc OES. Ten analytes were investigated by ETV ICP OES and eleven by DC arc OES. Six different SiC powders were used for the calibration. The mass fractions of their relevant trace elements were determined after wet chemical digestion. All participants followed the analytical requirements described in the draft standards. In the calculation process, three of the calibration materials were used successively as analytical samples. This was managed in the following manner: the material that had just been used as the analytical sample was excluded from the calibration, so the five other materials were used to establish the calibration plot. The results from the interlaboratory comparisons were summarized and used to determine the repeatability and the reproducibility (expressed as standard deviations) of both methods. The calculation was carried out according to the related standard. The results are specified and discussed in this paper, as are the optimized analytical conditions determined and used by the authors of this paper. For both methods, the repeatability relative standard deviations were <25%, usually ~10%, and the reproducibility relative standard deviations were <35%, usually ~15%. These results were regarded as satifactory for both methods intended for rapid analysis of materials for which decomposition is difficult and time-consuming. Also described are some results from an interlaboratory comparison used to certify one of the materials that had been previously used for validation in both interlaboratory comparisons. Thirty laboratories (from eight countries) participated in this interlaboratory comparison for certification. As examples, accepted results are shown from laboratories that used ETV ICP OES or DC arc OES and had performed calibrations by using solutions or oxides, respectively. The certified mass fractions of the certified reference materials were also compared with the mass fractions determined in the interlaboratory comparisons performed within the framework of method standardization. Good agreement was found for most of the analytes.