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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse hochreiner Metalle mittels GD-MS (Glimmentladungs-Massenspektrometrie). Der Schwerpunkt war dabei die Verbesserung der genauen Bestimmung von Elementspuren, insbesondere im μg kg-1-Bereich, für den Kalibrierproben bekannter Zusammensetzung praktisch nicht existieren. Zur Überwindung des Problems wurden flüssigdotiere Pulverpresslinge als synthetische Kalibrierproben für die Matrices Zn, In, Cu, Fe sowie Co und das System Co/C hergestellt. Durch umfassende Untersuchungen der Praparationsschritte und eine eingehende Charakterisierung der Presslinge konnte deren Herstellungsprozess optimiert und deren Verhalten in der Glimmentladung besser verstanden werden. Das erarbeitete Quantifizierungskonzept wurde durch die Messung zertifizierter Matrixreferenzmaterialien mit Gehalten im mg kg-1-Bereich validiert, und seine Eignung auf hohem metrologischen Niveau bei der sehr erfolgreichen Teilnahme an einem weltweiten Ringversuch der internationalen Metrologieinstitute nachgewiesen. Gegenüber den bislang mangels tragfähiger Alternative verwendeten kalibrierprobenfreien Quantifizierungskonzepten ist der Einsatz der Presslinge bezüglich Richtigkeit, Unsicherheit und Rückführung auf das internationale Einheitensystem deutlich überlegen. Die GD-MS mit ihren Vorteilen als schnelle direkte Feststoffmethode erreicht so erstmalig die Analysenqualität der etablierten losungsbasierten Analysenmethoden, und erhöht damit ihren Anwendungsbereich deutlich, so dass sie schließlich auch für die Analyse von realen Proben für wichtige metrologische Fragestellungen angewendet werden konnte, wie für die Analyse von Zn-Fixpunktzellen, die für die Definition der internationalen Temperaturskala ITS 90 benötigt werden, oder für Primarnormale der chemischen Analytik. Darüber hinaus wurde grundlegend die Übertragbarkeit der klassischen kalibrierprobenfreien Quantifizierungskonzepte auf das neu auf dem Markt befindliche hochauflösenden GD-MS Gerat (Element GD) untersucht. Dabei wurden insbesondere die Einschränkungen herausgearbeitet, die für das völlig anders konstruierte Vorgängermodell VG 9000 nicht gelten. Ergänzende Untersuchungen zum Hohlkathodeneffekt führten zwar nicht bei der GD-MS, wohl aber bei der GD OES (Glimmentladung mit optischer Emissionsspektrometrie), zu einer enormen Steigerung des Nachweisvermögens für Elementspuren.
Within the National Metrology Institutes (NMIs) and designated laboratories, an interlaboratory comparison, CCQM-P107, was conducted to verify the degree of international comparability concerning the results of purity analysis. The mass fractions of Ag, Bi, Cd, Cr, Ni, Tl at the lower mg/kg-level in a high purity zinc material were determined, but the real measurand in metrological sense was the sum of the six mass fractions. Homogeneity was investigated by glow discharge mass spectrometry, reference values were obtained using isotope dilution mass spectrometry. Six NMIs participated, contributing eight independent data sets. The agreement amongst the results of the participants, their median and the agreement with the reference values were usually excellent and in almost all cases below the target uncertainty of 30% relative. In this manner, the accuracy of results and the comparability between the participants was demonstrated to be established.
Synthetic pressed metal powder standards doped with standard solutions were used for the calibration of both commercially available high resolution GD-MS instruments Element GD and VG 9000 for zinc matrix. Different quantification procedures (IBR, Standard RSF, matrix matched RSF from the calibration with CRMs and use of doped synthetic standards) are compared using zinc matrix as an example, whereas the calibration with doped pellets turned out to be the best quantification technique for high-purity materials. The applicability of the Standard RSF concept is scrutinised. In this context, RSF values for several Matrices (Co, Cu, Fe, In and Zn) are reported additionally.