德国耶拿高分辨ICPOES助力分析钕铁硼永磁材料

　　科技多样性，守护国家战略资源

　　稀土永磁材料在国家战略中处于核心地位，精准分析成为保障资源安全的关键。德国耶拿高分辨ICP-OES Plasma Quant 9100Elite助力磁材行业质量提升，为出口管控提供技术支撑。

　　 稀土永磁材料，尤其是高性能稀土永磁材料，在我国享有重要的战略地位，被视为关键的新材料和高新技术产品。根据原料的不同，永磁材料主要可分为稀土永磁材料、铁氧体永磁材料、金属永磁材料以及复合永磁材料四大类。

　　 稀土永磁材料在性能上显著优于金属和铁氧体永磁材料。第3代稀土永磁钕铁硼（NdFeB）合金，在稀土铁系永磁材料中独领风骚。广泛应用于电子、电力机械、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域。

　　 通常，钕铁硼材料中稀土元素钕的含量30%左右，铁为65%，而硼的含量则相对较小，约为1%。通过灵活调整材料成分进行性能优化，如添加铜、铝等元素，则有助于优化磁体的热稳定性和加工性能。而加入镝和镨这两种重稀土元素则可改善磁体性能，例如提升剩磁和矫顽力。添加钇、铽的永磁材料广泛应用于精确制导武器的电机和传感器中，能够大幅提高武器的精度和可靠性。例如，在导弹的制导系统中，高性能永磁电机能够快速、准确地调整导弹的飞行姿态，使其能够精确命中目标。

　　根据商务部 2025 年第 18 号公告，中国对钐、钆、铽、镝、镥、钪、钇等 7 类中重稀土相关物项实施出口管制，涉及磁铁产品的管控检测体系已全面升级。

　　《中华人民共和国出口管制法》：明确稀土及相关制品的出口需申请许可证，重点管控具有军民两用属性的物项。将含钐、铽、镝等元素的永磁材料（如钐钴磁铁、含铽 / 镝的钕铁硼磁铁）纳入管制范围。管控要求‌：实施"一批一证"制度，要求出口均需单独申请许可证，若钕铁硼磁体中上述元素总量≥0.1%（按质量分数计），每批次出口需提交《两用物项出口许可证》及第三方检测报告，并提交最终用户信息。海关实施全流程监管。稀土元素总含量低于0.1% 的非关键用途产品可豁免。

　　为了能精准实施出口管制，钕铁硼磁铁中的相关稀土元素测试变得尤为重要。目前钕铁硼中稀土及其他元素的检测标准有《XB/T 617.2-2014钕铁硼合金化学分析方法

　　第2部分：十五个稀土元素量的测定》，《钕铁硼合金化学分析方法第3部分：硼、铝、铜、钴、镁、硅、钙、钒、铬、锰、镍、锌和镓量的测定》。第一法为电感耦合等离子体发生光谱法（ICP-OES）。

　　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。同时钕铁硼中另一个主要组分铁元素的谱线也是非常丰富的。ICP测试时的谱线干扰十分严重。如Sm最灵敏线359.260nm同时受到Nd359.259nm及Fe359.267nm的干扰，完全无法用于分析。下图为氧化钕的部分发射谱线及钕铁硼样品的部分发射谱线图。可以看到样品基体的光谱谱线极为丰富，如连绵不绝的群山，给分析带来极大的干扰。

　　 要分辨如此庞大数量的元素谱线，仪器的光学分辨率是关键！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。但我们在评估ICP-OES时，通常只关注200nm处仪器的光学分辨率。而稀土分析时，测试谱线基本分布在300-450nm，如XB/T 617.2-2014中推荐的分析谱线。因此，仪器在这段区间内光学分辨率更加重要。

　　 影响一台ICP-OES光学分辨率的因素主要有仪器使用的色散系统，光学系统像差，检测器的像素等。

　　 中阶梯光栅是现在商品化ICP-OES上使用最广的色散系统。这是一种高分辨率衍射光栅，刻线密度较低（如30-300线/mm），但它利用大衍射角度（通常 >45°）使光能量集中在高阶次，通常几十至几百级，通过高级次衍射实现高色散率。从而使仪器即满足高光学分分辨的需求，又具有良好的灵敏度以及很宽的波长测试范围。

　　分辨率（R）公式：

　　 但是需要注意的是，中阶梯光栅中波长（λ）越长，可用衍射级次（K）越低，如短波长（如200nm）可能使用100级衍射，而长波长（如800nm）仅用25级衍射。中阶梯光栅的这种特性，可能会导致仪器在长波段处的光学分辨率下降。因此必须对长波段谱线的光学分辨率进一步优化，才能保证仪器良好的性能。

　　"名门世家，百年品质"—德国耶拿分析仪器优势

　　 总部位于世界光学之都的德国耶拿分析仪器有限公司，旗下产品高分辨电感耦合等离子体发射光谱仪

　　Plasma Quant 9100Elite，采用卡尔·蔡司原装高性能棱镜+中阶梯光栅光学系统，衍射角度达76°。仪器的全波长范围内均保证极其优异的光学分辨率(3pm@200nm，6pm@400nm)，为业内该项目上最佳性能。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Plasma Quant 9100Elite上氧化钕基体中的Sm、Y元素，钕铁硼样品中Sc和Gd元素，均可清楚分辨进而准确定量，将"稀土世界"看得清清楚楚。

　　关于德国耶拿

　　德国耶拿分析仪器有限公司（简称：德国耶拿）是高端分析测量仪器和生命科学仪器的领先供应商。公司总部设在世界光学精密仪器制造中心的德国耶拿(Jena)市，在全球120多个国家设有分支机构，公司的宗旨是不断创新和追求活力。目前耶拿产品已遍及全球，主要生产化学分析仪器，包括：质谱仪、电感耦合等离子体光谱仪、原子吸收光谱仪、元素分析仪、总有机碳分析仪及生命科学类仪器。