Determination of Ultra-Trace Scandium, Yttrium and Rare-Earth Elements in High-Purity Iron by High-Resolution Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

Détermination, par ICP-MS à haute résolution, d’ultra-traces de scandium, yttrium et terres rares dans du fer de haute pureté

Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai 980-8577, Japan

Abstract

The determination of trace amounts of scandium, yttrium and Rare-Earth elements (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) in high-purity iron by high-resolution Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) was investigated. In using high-resolution ICP-MS, isotopes with overlapped mass numbers are distinguishable and all the rare-earth elements are simultaneously determined in one scanning. For the separation of iron, a liquid-liquid extraction method using 4-methyl-2-pentanone was investigated. Matrix iron could be transferred to the organic phase and analytes remained in the inorganic phase. Moreover, ng levels of these elements in high-purity iron could be determined. The proposed method could be applied to determination of ultra-trace of scandium, yttrium and Rare-Earth elements in high-purity iron, and ng.g^–1 (ppb) or under ppb level detection limits were obtained.

Résumé

La détermination de traces de scandium, yttrium et terres rares (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) dans le fer de haute pureté a été étudiée par ICP-MS. En utilisant la haute résolution, les isotopes ayant des nombres de masse qui interfèrent peuvent être séparés et tous les éléments de terres rares sont simultanément déterminés dans un seul balayage. Pour la séparation du fer, une méthode d’extraction liquide-liquide utilisant la 4-methyl-2-pentanone a été étudiée. La matrice de fer a été transférée dans la phase organique et les éléments à analyser restaient dans la phase inorganique. Ainsi, des niveaux du ng de ces éléments ont été mesurés dans le fer pur. La méthode proposée a pu s’appliquer à la détermination d’ultra-traces de scandium, yttrium et terres rares dans le fer de haute pureté, avec des limites de détection de inférieures ou égales au ng g^–1 (ppb).