激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法测定铀颗粒物中铅杂质的同位素比值

为有效获取铀颗粒物中具有取证价值的铅杂质同位素信息,建立了激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定铀颗粒物中铅杂质同位素比值的方法.探究了诸多同位素分馏效应校正方法下铅本底对同位素测量的影响,选用的LA-MC-ICP-MS系统的本底对比值测量结果的影响小于0.001(208Pb的信号强度大于2.2× 103 cps),确定采用NIST SRM612为外标校正质量分馏,固定激光束斑直径30μm、脉冲重复率20 Hz、调节能量密度使LA-MC-ICP-MS分析NIST SRM612和铀颗粒物样品所得208Pb分别小于1.5×105 cps和3×104 cps,标准物质CRM124-4样品中206Pb/208Pb、206Pb/207Pb和207Pb/208Pb比值测量结果的相对实验标准不确定度小于0.48％、0.68％和0.40％.实际样品分析结果表明,本方法可有效区分铀颗粒物中的铅同位素比值差异,有助于鉴别其来源.     

激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱法 测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu比值

为高精度、准确地获取含钚颗粒物中具有核保障监督意义和核取证价值的钚同位素比值,建立了激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的分析方法.采用检漏、安装排风罩和擦拭剥蚀池内壁等方式有效降低激光剥蚀产物沾污实验室和危及人身安全的潜在风险.联用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)与激光剥蚀-多接收器等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)研究了激光剥蚀玻璃基体标样产生气溶胶的分布特性,结果表明,剥蚀产物的主要粒径是40~500 nm,应尽量采用水平管道连接激光剥蚀进样系统与MC-ICP-MS,含钚颗粒物分析后剥蚀池持续吹扫时间应大于15 min.采用外标归一化法离线校正质量分馏效应和离子计数器检测效率,建立了含钚颗粒物中240 Pu/239 Pu的LA-MC-ICP-MS分析方法,固定束斑直径30μm、脉冲重复率5 Hz、剥蚀时间5 s,调节能量密度使含钚颗粒物模拟样品中239 Pu的信号强度分别达2×104 cps和2×105 cps,本方法对240 Pu/239 Pu测量的相对实验标准不确定度小于1.4%(n=6),测量结果与参考值的相对偏差小于4.7%,仪器调试时间和单个样品测量时间分别为9.0和0.5 h.含钚颗粒物模拟样品分析结果表明,本方法精度高、结果准确、分析速度快,可满足核保障监督、禁产核查和核取证中含钚颗粒物直接分析的需求.     

多接收电感耦合等离子体质谱测定氙同位素比值研究

核爆炸产生的氙（Xe）同位素是全面禁止核试验条约的重要监测对象。该文建立了大气气溶胶中Xe同位素比值的多接收电感耦合等离子体质谱（MC－ICP－MS）分析方法。通过研发Xe的富集纯化平台,使用高纯氩气（99.999%）为载体,有效降低了大气气溶胶中残留颗粒物和有机物对质谱测量的影响。为提高信号稳定性,建立了MC－ICP－MS专用Xe气体进样系统,通过活性炭吸附质谱样品气的Xe、气体进样系统烘烤和抽真空2 h等措施,有效降低了记忆效应和系统本底,129Xe的本底信号强度从3.0 × 10-2 V降至小于2.7 × 10-3 V,Xe本底对样品比值测量的影响小于万分之一。采用标准样品交叉法校正质量分馏效应,在24 h内穿插测量7次Xe质控标样,Xe同位素比值测量精密度小于0.09%,对130Xe/131Xe和132Xe/131Xe测量精密度小于0.008%,测量结果与参考值在不确定度范围内一致。采用该方法有效鉴别了Xe同位素组成存在差异的实际样品。该文建立的Xe同位素比值的MC－ICP－MS测量技术精密度高,结果准确,可为Xe监测事件识别及溯源等研究提供可靠数据。     

电感耦合等离子体质谱测定地质样品中Pb同位素比值

铅有 4个天然的同位素 ,由于放射衰变、宇宙的辐射及人类的活动 ,使 2 0 6Pb/2 0 4 Pb,2 0 7Pb/2 0 4 Pb及2 0 8Pb/2 0 4 Pb值在自然界中呈现相应的变化 ,而这种变化使得铅同位素成为一种有效的示踪手段和地质年代学研究的工具 ,同时在环境质量监控、放射性污染追踪及人类社会的变迁等方面有着广泛应用 .热电离质谱 (TIMS)分析技术对于大多数的同位素比值测定具有极高的精密度和准确度 ,但对于铅的测定由于难以获得一个高度浓缩且稳定不变的同位素作为内标进行质量偏移校正 [1] ,使其测定的准确度受到影响 .Rehkamper等 [2 ,3 ] 研究了…     

激光烧蚀光谱-电感耦合等离子体质谱联用技术应用进展

激光烧蚀光谱（LAS）分析技术具有简便快速的特点,仪器设备简便,但对痕量元素分析能力不足。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析技术则具有灵敏度高和多元素及同位素分析能力,但对基体元素分析存在困难。将LAS和ICP-MS分析技术相结合构成LAS-ICP-MS联用分析技术,可相互弥补LAS和ICP-MS技术的缺陷。介绍了近10年来LAS-ICP-MS联用技术的应用进展及发展趋势,并详细阐述了近年来LA-ICP-MS分别在地质、矿冶、材料、环境监测以及其它分析领域的应用。     

多接收电感耦合等离子体质谱法高精密度测定汞同位素组成

采用多接收等离子体质谱(MC-ICP-MS)方法高精度测定了Hg同位素组成.本方法借助在线进样系统,最大程度上克服了同位素干扰和基体效应;采用同位素内标法和样品-标准交叉法以消除仪器自身的质量分馏;通过实验条件(如测定时间、进样量等)的优化,方法的内精度显著提高.研究表明: 为保证汞同位素组成的高精度测定,汞最低进样浓度为2 μg/L时,内精度＜0.02‰(RSD).运用本方法对汞标准NIST SRM 3133和UM-Almadén实验室内标样长达7个月的测定,结果表明,本方法外精度＜0.06‰(2SD).此外,对一系列环境样品的同位素组成进行了测定,样品的外精度＜0.10‰(2SD).测定样品δ202Hg变化范围为-3.48‰～0 63‰, 幅度达4.11‰.     

电感耦合等离子体质谱激光烧蚀固体进样技术新进展

本文简单地介绍了电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的基本原理及装置。分别对LA-ICP-MS在飞秒激光器、紫外激光器、固液气溶胶混合进样、集合式小样品标样、原位统计分布技术上的技术新进展进行了详细的评述。     

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)法测定土壤的铁同位素组成

随着分析技术的发展,铁（Fe）同位素（δ56/54Fe）在土壤科学中得到了广泛的应用,可以用来研究铁在土壤圈中的迁移、转化等过程。为了确保不同类型样品中的铁同位素测量的准确性,需要标定一系列标准物质的铁同位素组成。但是目前对于土壤标准物质铁同位素数据的报道几乎没有,这阻碍了不同实验室间铁同位素数据质量进行对比。为了对不同实验室间的铁同位素数据进行比较,需要对土壤标样的铁同位素进行标定。在本研究中,我们使用硝酸-氢氟酸-高氯酸混酸对土壤样品中的硅酸盐和有机质进行消解,利用阴离子交换树脂（AG1-X8,0.038-0.074 mm）对土壤样品中的铁与基质元素进行了分离。为了获得可靠的纯化流程,我们检验了不同浓度的盐酸对基质的淋洗效果。结果表明,当盐酸浓度从4.0 mol/L变化到7.0 mol/L时,基质元素都能有效地被分离干净。最后我们采用5.0 mol/L的盐酸将基质元素从阴离子树脂中淋洗出来,然后利用0.3 mol/L的盐酸将铁元素收集起来。铁同位素组成利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行测定。通过对实验室标准铁溶液（ISS-Fe和USTC-Fe）的长期的监测,本分析方法δ56/54Fe的外精度好于±0.05‰（2SD）。我们分析了两个玄武岩标样（BCR-2和BHVO-2）的铁同位素组成,其δ56/54Fe值分别为0.08±0.05‰和0.09±0.05‰,均与文献值在误差范围内是一致的。此外,我们测量了六个土壤标样（SRM2709,SRM2709a,SRM2710a,SRM2711,SRM2711a和GBW07453）的铁同位素组成,其δ56/54Fe值分别为0.05±0.01‰,0.07±0.02‰,-0.11±0.02‰,0.15±0.03‰,0.14±0.03‰和0.10±0.01‰。该研究为土壤铁同位素研究提供了有用的数据库。     

碰撞池-多接收电感耦合等离子体质谱测定硒同位素的质量偏移效应

通过改变雾化气流量、RF射频发生器功率、矩管位置和碰撞气流量等仪器参数,研究了碰撞池-多接收电感耦合等离子体质谱(Collision Cell-MC-ICP-MS)中的质量偏移效应。实验结果表明,雾化气流量、RF发生器功率和矩管位置等是质量偏移效应的主要来源,而碰撞气流量的影响很小。在此基础上,建立了MC-ICP-MS分析硒同位素丰度的最优化测量条件,同位素比R82/76的测量精度达到0.0043%。采用化学计量方法配制了两个系列硒同位素丰度校正样品,通过不同的同位素丰度比的质量偏移校正因子β和与其对应的同位素对的质量平均值成线性的关系,分析了样品GBW(E)080215和SRM3149中硒的同位素丰度组成。与样品SRM3149中82Se/76Se的比值相比,样品GBW(E)080215中的硒同位素分馏系数δ82/76为-4.78‰。     

双气流路-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定铅同位素比值

采用双气流路校正-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定了地质样品中Pb同位素比值,并通过201Hg和指数法则分别校正分析过程中的同量异位素干扰和质量偏移。实验结果表明,采用双气流校正系统可明显提高Pb信号强度,且当干、湿气溶胶流速比为1时铅的信号强度最大。将该方法用于地质标准物质NIST610和BCR-2G测定,分析结果与参考值符合,相对标准偏差RSD在1%以内(n=8)。     

激光剥蚀多接收杯电感耦合等离子体质谱仪原位分析硫化物铅同位素组成

采用193 nm准分子激光与MC-ICP-MS质谱仪探讨了原位微区分析过程中物质基体效应对铅同位素测定的影响,指出选择基体匹配标准物质对测定硫化物铅同位素具有重要意义.通过模拟计算发现准确测定Tl与Hg的分馏因子关系,可以在204Hg/204 Pb＜2的范围内有效校对204Hg对204 Pb的干扰.研究表明,束斑直径(24～160μm)和剥蚀频率(2～20 Hz)并不影响铅同位素组成测试.改变激光剥蚀参数可以解决MC-ICP-MS信号检测范围较窄的问题.针对目前硫化物固体标准物质缺乏的现状,采用压片法和快速熔融法制备硫化物标准物质.压片样品铅同位素组成表现出较好的均一性,而不同批次快速熔融法样品存在铅同位素分馏,仅单次制造的熔融样品内部铅同位素组成具有均匀性.结果表明,虽然快速熔融法还存在一定缺陷,但这两种方法都有望成为硫化物标准样品制作方法的备选方案.利用本方法对天然硫化物样品(黄铁矿和闪锌矿)及人工合成硫化物样品的铅同位素组成进行了准确测定,测定值与溶液值在误差范围内一致.     

电感耦合等离子体质谱法测定黄沙土壤中铅同位素比

用电感耦合等离子体质谱法（ＩＣＰ—ＭＳ）测定了５个黄沙原土样品中铅同位素比２０７Ｐｂ／２０６Ｐｂ、２０８Ｐｂ／２０６Ｐｂ，样品来自被认为是黄沙气溶胶源地区，为了使铅同位素测量中质量偏差和漂移减至最少，在样品中加入了铊标准溶液，测量２０５Ｔｌ／２０３Ｔｌ比，校正质量数差别选择的影响．同时，采用ＩＣＰ—ＭＳ和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ一ＡｌＳ）测定了随粒径变化样品中１２种元素浓度的变化．     

多接收等离子质谱高精度测定现代人齿中Mg同位素

Mg是构成牙齿重要组分,其含量和同位素组成可记录居民生活地域、饮食习惯以及口腔健康信息等重要信息.本研究建立了高精度多接收等离子质谱(MC-ICP-MS)测定牙齿中Mg同位素方法.牙齿样品经微波消解仪消解,后采用AG50W-X8阳离子树脂分离溶液中的Mg元素,以1 mol/L HNO3为介质上柱,40 mL1 mol/L HNO3洗脱Na+等杂质离子,再以30 mL 1 mol/L HNO3收集Mg元素,60 mL 1 mol/L HNO3洗去其它杂质,蒸干Mg收集液.MC-ICP-MS进行Mg同位素组成测定.MC-ICP-MS仪器自身的质量分馏利用“样品-标准”交叉技术(“Sample-standard”bracketing technique)解决.实验结果表明,利用AG50W-X8阳离子树脂,可在保证Mg回收率的情况下,将牙齿样品中的Mg和其它基质元素彻底分离,且不造成同位素分馏.采用此方法对现代人离体牙牙釉质中Mg同位素进行分离测定,牙齿的δ25Mg在较大的范围变化(-1.38‰ ～4.59‰).本方法为利用人牙齿中Mg同位素研究Mg的暴露水平、环境污染等信息提供重要的实验和理论依据.     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法中生物样品的元素分馏效应研究

采用213 nm-纳秒激光剥蚀系统对生物基体样品的剥蚀颗粒进行研究,优化了激光剥蚀条件.在剥蚀能量为25%,束斑直径为200 μm,剥蚀速率为20 μm/s,频率为20 Hz,载气为700 mL He + 700 mL Ar时,信号强度及稳定性最佳.以31P为内标元素,最佳剥蚀条件下,考察了56个元素的相对分馏因子.结果表明,生物基体的剥蚀颗粒相较于NIST 610 玻璃标样更大,达到3 μm;生物基体中元素分馏效应相较于玻璃基体小,大多数元素的相对分馏因子达到1.0 ±0.1.探讨了生物基体中元素分馏机理,分析了生物基体相较于玻璃基体剥蚀颗粒大,而相对分馏因子未明显增大的原因.一方面可能是粒径3 μm的颗粒进入电感耦合等离子体后能原子化;另一方面,大的剥蚀颗粒的富集效应相对较小.进一步对分馏效应的影响因素进行研究,发现分馏效应与激光剥蚀能量、激光频率和扫描速率相关,并且与元素的氧化物沸点负相关,与氧化物键能和电离能正相关.     

流动注射同位素稀释电感耦合等离子体质谱测定钐

提出了一种利用流动注射同位素稀释电感耦合等离子体质谱测定地质样品中钐的方法。在采样体积为300μL的条件下，该法灵敏度较连续雾化进样提高了近4倍，分析速度为60样／min，检出限为0．42μg/L。     

同位素稀释电感耦合等离子体质谱法测量鱼样中的总汞

发展了一种条件温和的提取鱼样中总汞的前处理方法,并建立了同位素稀释电感耦合等离子体质谱(ID-ICP-MS)分析鱼样中总汞的方法。对ID-ICP-MS测量过程中的主要误差来源进行了讨论,使用铅同位素标准参考物NIST SRM 981对测量汞同位素过程中的死时间和质量歧视效应进行了校正。对两种标准参考物(金枪鱼肉IAEA436和角鲨鱼肝NRCC DOLT-3)中的总汞用ID-ICP-MS进行了测定。IAEA436和DOLT-3总汞的测定结果分别为4.23±0.06mg/kg和3.33±0.05mg/kg,与标准值相符。此外,建立的前处理方法可以有效地降低测量过程中汞在系统中产生的“记忆效应”,有利于ID-ICP-MS的应用。