常用金属及非金属材料成分分析方法

　　成分分析是指通过科学分析方法对产品或样品的成分进行分析，对各个成分进行定性定量分析的技术方法。其主要作用和目的在于对未知物、未知成分等进行分析，以了解原料成份或质量监控。

　　成分分析按照结论来区分，可分为：定性结果——通过成分分析的手段得出被测物中主要包括的成分，概况的来说就是确定物质的组分;定量结果——在确定被测物的定性组分之后，进行相应的定量分析，得出各种组分的分配比例。

　　下文将从金属材料、无机非金属、有机材料分析以及综合分析四个维度介绍成分分析方法。

　　金属材料成分分析

　　电感耦合等离子体原子发射光谱分析(ICP-OES)

　　主要功能及应用范围：可进行多元素同时测定。可用于测定水、金属材料、高纯金属、化工产品、化学试剂、岩石、矿物、土壤、植物、动物组织等样品中的常量和痕量元素含量。

　　光电直读光谱仪

　　主要功能及应用范围： 1)黑色金属及有色金属成分的快速定量分析仪器;2)用于多种基体分析：Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu等;3)广泛应用于冶金、机械等工业部门。

　　火花直读光谱分析

　　主要功能及应用范围： 分析黑色金属及有色金属成份的快速定量分析仪器。本仪器广泛应用于冶金、机械及其他工业部门。

　　原子吸收光谱分析

　　主要功能及应用范围： 原子吸收光谱法该法具有检出限低(火焰法可达μg/cm–3级)准确度高(火焰法相对误差小于1%)，选择性好(即干扰少)分析速度快，应用范围广(火焰法可分析30多种/70多种元素，石墨炉法可分析70多种元素，氢化物发生法可分析11种元素)等优点。

　　原子荧光光度计

　　主要功能及应用范围： 多可对十二种重金属含量进行分析，可用于液体、固体样品(如凝胶条)的光谱扫描。是用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数，从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定， 不但可以做一般的定量分析, 而且还可以推断分子在各种环境下的构象变化，从而阐明分子结构与功能之间的关系。荧光分光光度计的激发波长扫描范围一般是190~650nm，发射波长扫描范围是200~800nm。

　　无机非金属材料成分分析：

　　红外碳/硫分析

　　主要功能及应用范围： 黑色金属、有色金属、矿石、稀土、无机物、碳化物以及各种固体原材料中的碳硫含量分析。

　　氧氮分析仪

　　主要功能及应用范围： 金属，矿石等无机物中O，N，H分析。

　　电位电解

　　主要功能及应用范围： 测定溶液中离子含量。

　　滴定法

　　主要功能及应用范围： 属于中和、氧化还原、沉淀及络合反应范畴内并且有可以指示的试剂均可通过此法确定含量。

　　重量法

　　主要功能及应用范围： 有沉淀重量法、挥发重量法和提取重量法三大类，可测定某些无机化合物和有机化合物的含量。在药物纯度检查中常应用重量法进行干燥失重、炽灼残渣、灰分及不挥发物的测定等。

　　有机材料成分分析：

　　傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)

　　主要功能及应用范围： 1)纯化合物的辨别;2)颗粒和纤维分析;3)层状样品分析，可辨别每一层材料及层厚度;4)微小样品分析，低温冷却系统可测量小至10微米的样品;5)主要针对微小有机或部分无机样品进行无损检测。

　　气相色谱/质谱联用分析(GC-MS)

　　主要功能及应用范围： 用来分析小分子挥发物的精密仪器, 必须能够汽化和挥发, 然后进行质谱分析,可以通过谱库检索得到化合物的分子式和分子量等信息,对于新化合物还需要进一步的其它波谱学分析。

　　液相色谱分析(HPLC)

　　主要功能及应用范围： 应用范围广，百分之七十以上的有机化合物可用液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。

　　凝胶色谱仪 GPC

　　主要功能及应用范围： 高聚物的平均分子量及其分布分析。不仅可用于小分子物质的分离和鉴定，而且可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物。(聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开)。主要用于测量复材中树脂的分子量。

　　热重分析(TGA)

　　主要功能及应用范围： 利用热重分析法，可以测定材料在不同气氛下的稳定性与氧化稳定性，可对分解、吸附、解吸附、氧化、还原等物化过程进行分析(包括利用 TG 测试结果进一步作表观反应动力学研究)，可对物质进行成分的定量计算，测定水分、挥发成分及各种添加剂与填充剂的含量。该方法可以广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控。

　　扫描电子显微镜/X射线能谱分析(SEM/EDS)

　　主要功能及应用范围： 能快速、同时对各种试样的微区内Be-U的所有元素进行定性、定量分析。

　　紫外/可见/近红外分光光度计(UV-Vis)

　　主要功能及应用范围： 1)测量固体、液体、薄膜材料等的透过、反射、吸收特性;2)鉴定物质。在纯度检验，定量分析溶液中成分及有机分析中有广泛应用。

　　电感耦合等离子体原子发射光谱分析(ICP-OES)

　　主要功能及应用范围： 1)元素的定性、定量及半定量分析;2)能测定元素周期表中72种元素，且能进行多元素同时测定;3)应用于金属材料，非金属材料，生物，药品，食品，化工，钢铁等领域。

　　有机元素分析仪

　　主要功能及应用范围： 1)可对有机的固体、高挥发性和敏感性物质中C、H、N、O、S元素进行定量分析测定;2)广泛应用于化学和药物学产品，揭示化合物性质变化。

　　电子顺磁共振波谱法(EPR)

　　主要功能及应用范围： 鉴定含有未成对电子的物质，多用于研究过渡金属配合物，如配合物中过渡元素的价态、电子组态、配合物结构等。

　　综合成分分析

　　X射线光电子能谱仪(XPS)

　　主要功能及应用范围： 1)对固体样品表面元素(除氢、氦)进行定性或半定量及价态分析;2)配合Ar离子束剥离技术，可实现对样品元素的深度分析;3)广泛应用于化学化工、材料、机械以及电子材料等领域。

　　X射线衍射仪(XRD)

　　主要功能及应用范围： 1)可对样品进行结构分析，如物相定性和定量分析;2)点阵参数测定;3)晶粒尺寸及点阵畸变测定;4)残余应力测定;5)结晶度测定等。

　　电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)

　　主要功能及应用范围： 1)元素的定性、定量及半定量分析;2)能测定元素周期表中72种元素，且能进行多元素同时测定;3)应用于金属材料，非金属材料，生物，药品，食品，化工，钢铁等领域。

　　电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)

　　主要功能及应用范围： 1) ICP-MS 测量的是离子质谱，ICP-AES 测量的是光学光谱;2)元素的定性、定量及半定量分析;3)应用于金属材料，非金属材料，生物，药品，食品，化工，钢铁等领域。

　　X射线荧光光谱仪(XRF)

　　主要功能及应用范围： 可进行固体、液体、粉末等多种样品的定性和定量分析。

　　拉曼光谱仪

　　主要功能及应用范围： 1)可检测物质分子振动光谱和微观结构，与红外光谱互为补充;2)未知物质的无损鉴定，可对有机物及无机物进行分析;3)水溶液中生物样品和化学化合物的理想工具;4)谱峰清晰尖锐，适合定量研究、数据库搜索，以及运用差异分析进行定性研究。

　　核磁共振波谱仪(NMR)

　　主要功能及应用范围：1)可进行1H、13C等常规测量，并可检测31P，15N，29Sz等多换谱;2)可进行各类如DEPT、HSQC、驰豫测量;3)可进行活性肽，多肽类蛋白的溶液结构研究;4)可进行化合物的结构、组分的鉴定;5)可进行多维梯度实验。广泛用于化合物的结构测定，定量分析等方面。它与紫外、红外、质谱和元素分析等技术配合，是研究测定有机和无机化合物的重要工具。

　　离子色谱仪

　　主要功能及应用范围： 1)无机阴离子的检测;无机阳离子的检测和有机阴离子和阳离子分析，主要包括生物胺，有机酸和糖类分析。2)可检测阴离子：F-, Cl-, Br-, NO2-, PO43-, NO3-, SO42-，甲酸，乙酸，草酸等;阳离子：Li+, Na+, NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+等。

　　辉光放电质谱仪GD-MS

　　主要功能及应用范围： 1)可对导体材料进行分析;2)可定量分析固体样品中包含C,N,O在内的几乎所有元素;3)是直接、快速分析高纯样品杂质含量和镀层材料元素组成的佳工具。具体可检测：金属及合金材料(包括高纯金属，溅射靶材，稀贵金属，超级合金等材料的痕量杂质的半定量和定量分析，同时可分析C、N、O等轻元素)，半导体材料(包括硅片，CdTe，GaAs及其他多种高纯电子材料的杂质分析)，无机非金属材料(包括陶瓷粉末，玻璃，稀土氧化物等材料分析)以及薄层分析，深度分布剖面分析等。