激光剥蚀电感耦合等离子体质谱微区分析新进展

从仪器、基础研究诸方面评述近年来LA-ICP-MS微区分析进展,重点介绍了与ICP-MS联用的激光技术发展、校正方法、分馏效应、剥蚀颗粒分布研究及仪器装置与实验技术与改进,对LA-ICP-MS技术的应用作了回顾与展望。     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定地质玻璃中铅同位素组成

将193nm准分子纳秒激光与四级杆电感耦合等离子体质谱联用,测量了国际参照物玻璃中Pb同位素丰度比。通过剥蚀NIST612,USGS和MPI-DING玻璃,探讨了利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱直接测定固体样品铅同位素比值的精密度及其适用范围。通过扣除Ar载气中204Hg对204Pb的同量异位素干扰,采用内标法和外标法校正LA-ICP-MS仪器的质量歧视效应,获得的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb同位素比值测量的相对误差小于±1.2%,207Pb/206Pb、208Pb/206Pb同位素比值测定的相对误差小于±0.8%。对比结果表明,采用内标法校正的结果更接近真实值。测定的Pb同位素比值的精密度与样品中Pb含量密切相关,对Pb含量大于40μg/g的样品,同位素比值206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb的RSD在1.0%以内,207Pb/206Pb、208Pb/206Pb的RSD在0.5%以内。大气颗粒物样品中Pb含量很高,采用LA-ICP-MS测定Pb同位素比值,能够鉴别污染来源,满足示踪的要求。     

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)。     

飞秒激光剥蚀-多接收等离子体质谱原位分析玄武岩玻璃样品Mg同位素组成

建立了飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱(fsLA-MC-ICP-MS)原位微区分析玄武岩玻璃中Mg同位素的方法.溶液进样-干气溶胶条件下浓度匹配实验表明,样品和标准样品中Mg浓度比在0.4 ～3.0时,可获得准确样品Mg同位素组成.激光剥蚀条件对Mg同位素的准确测定有明显的影响,激光剥蚀斑束和扫描速率变化,使得质谱仪的质量歧视效应随进样负载量不同而产生较大的变化,并影响样品Mg同位素组成;激光剥蚀频率与δ25 Mg正相关,与δ26 Mg负相关,当剥蚀频率大于4 Hz时,δ25 Mg和δ26 Mg趋于平稳;超快激光的能量密度对Mg同位素组成影响较小.利用本方法对国际标准样品的分析结果与参考值在误差范围内一致.本方法具有制样简单、快速的特点,且测试结果准确可靠,为火山玻璃中Mg同位素分析提供了有效的分析手段.     

氢化物发生-多接收杯电感耦合等离子体质谱同位素稀释法测定硒同位素

使用改进的巯基棉分离流程和74 硒-77 硒双稀释剂, 在氢化物(HG)-多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)实现了高精度硒同位素组成的测定.巯基棉用于分离样品基质中的硒, 随后使用HNO3 H2O2消除干扰的有机质, 74 硒-77 硒双稀释剂校正样品分离和质谱测定过程中的硒同位素质量分馏.硒标准溶液NIST SRM3149和MH495几个月的测定表明,该方法的外精度为0.1‰(2σ),样品的外精度为0.15 ‰～0.2‰(2σ).以TCF分离硒的平均回收率85%计算, 最小硒需要量为20 ng. 实验结果以相对于NIST SRM3149的δ82/76 Se表达, δ82/76MH495/SRM3149＝-3.44±0.1‰(2σ), 优于已发表的数据δ82/76MH495/SRM3149＝-3.04±0.5‰.测定样品的δ82/76SRM3149为-13.53 ‰～11.37‰,为硒同位素在环境、农业、生命和地球科学中的拓展应用与发展奠定了基础.     

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‰.     

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.     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱新进展

简单介绍了激光剥蚀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。最后对LA-ICP-MS在元素含量分析与空间分布分析中所占的地位及其应用前景进行了展望。     

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱实现黄铁矿中多元素原位成像

采用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱( LA-ICP-MS)建立了单粒黄铁矿的多元素原位成像方法。在1mm×1mm的扫描区域内,获得有效计数点信息约5万个,总分析时间仅为1.5h。结果表明,此粒黄铁矿表面Fe、S元素的信号强度分布均匀,Fe/S比值数据集中,相对标准偏差仅为11.6%,这表明黄铁矿均质性较好,也表明本分析方法的稳定性较高。相对于围岩,黄铁矿表面的微量元素表现出的富集或亏损特征,可能与黄铁矿形成时的氧化还原环境和后期的次生改造作用有关。本方法将有助于LA-ICP-MS在单颗粒矿物分析中的推广应用,可为古环境、烃源岩和流体成藏等研究提供更直接、更准确的可视化实验数据。     

同位素稀释-激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法测定生物组织样品中铁元素的含量

针对目前采用同位素稀释-激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(ID-LA-ICP-MS)对固体生物组织切片样品难以实现原位准确定量的难题,本研究将同位素稀释法与LA-ICP-MS技术相结合,通过开展生物组织样品与浓缩稀释剂的同位素充分交换平衡、稀释剂添加方式、原位的同位素比测量等关键技术研究,确定了组织切片与同位素稀释剂的最佳平衡时间、稀释剂的质量以及选用甲醇作为稀释剂溶剂等实验条件,建立了基于同位素稀释技术的LA-ICP-MS技术在生物样品组织切片中Fe元素的微区定量分析方法,并采用实验室自行制备的均匀的山羊脑和牛肝组织切片标准样品对方法进行了验证,通过ID-LA-ICP-MS方法的测量结果与微波消解-同位素稀释方法的测量结果相一致,验证了该方法的有效性和可靠性。本方法可进一步应用于临床中生物组织切片样品中金属元素的原位、微区定量测量及成像分析。     

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.     

Calibration for Elemental Dental Tissue Analysis by Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Teeth retain different elements at particular stages of life. Hence, the exposure over a selected time span may be characterized by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). A Nd:YAG laser with emission at 266?nm was coupled to a quadrupole ICP-MS for the quantitative study of historical human teeth for Sr and Ba, elements of anthropological significance. A calibration approach incorporating the experimentally derived k coefficient is reported. The coefficients were established based on the mean concentrations of the analytes determined by pneumatic nebulization ICP-MS using acid-digested calcium phosphate standards and the intensities recorded during laser ablation of corresponding standards as pellets. The k values were 0.54?±?0.05 (µg?g^?1)^?1 and 4.49?±?1.09 (µg?g^?1)^?1 for Sr and Ba, respectively. This calibration approach provided local quantitative data and demonstrated statistically significant differences in Sr concentrations in enamel and dentine.     

激光剥蚀串联电感耦合等离子体质谱在环境分析中的应用进展

激光剥蚀串联电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)是一种功能强大的化学元素检测方法,它具有样品前处理简单、多元素同时测定、高通量、高灵敏度、宽线性范围以及原位分析等优点.同时,激光剥蚀可以与多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)串联用于稳定同位素组成测定,不仅避免了繁琐的样品前处理,同时还可应用于固...     

多接收器电感耦合等离子质谱精确测定钕同位素组成

报道了本实验室近两年来Neptune MC-ICP-MS测试Nd同位素的结果。测试结果显示样品化学分离中伴随的大量铈对钕同位素组成测定没有影响;而分离后残余少量钐,在一定范围内(钐/钕<0.04)可以直接扣除,获得准确的Nd同位素组成。Neptune MC-ICP-MS和热电离质谱(TIMS)平行测定实际地质样品表明,Neptune MC-ICP-MS可以精确测定Nd同位素组成,与经典的TIMS技术相比,MC-ICP-MS可以获得与TIMS相媲美的数据精度,而且分析时间缩短,效率明显提高。     

激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱测定铀颗粒物中铀全同位素比值

建立了铀颗粒物中铀全同位素比值的分析方法,采用双面胶带装载铀颗粒物样品,优化激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱的运行参数,用标准样品交叉法校正质量分馏和探测器检测效率,测定了粒径几十微米的铀标准物质CRM124-1、GBW04234和GBW04238中铀全同位素比值.本方法对铀颗粒物中235U/238U、234 U/235U和236 U/235U测量的相对实验标准不确定度分别小于0.050％,1.7％和1.8％,测量结果与参考值在不确定度范围内符合.研究表明,本方法可快速、准确、高精度地测定铀颗粒物中铀全同位素比值.     

激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱对高温合金中17种痕量元素的测定

建立了镍基高温合金中Sc、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Ce、Hf、Tl、Pb、Bi17种痕量元素的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱测定方法。对激光剥蚀进样及质谱分析条件进行了优化,通过激光对样品表面的层层剥蚀顺利完成了对低沸点杂质元素的测定。采用格栅扫描采样,严格控制样品的聚焦位置和散焦距离以保证采样的准确性,由高温合金系列标准物质建立了18种痕量元素的校正曲线,其中14种痕量元素的线性相关性较好(r2≥0.99),In、Sn、Sb、Ce、Tl、Pb、Bi等超痕量元素的检出限和气体空白分别低于或接近0.000 005%和0.000 001%。方法对镍基高温合金样品中Cu、Ga、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、Hf、Tl、Pb和Bi等痕量元素的测定结果与参考值吻合较好,且大部分元素的RSD(n=4)小于或接近30%。     

激光烧蚀－电感耦合等离子体质谱法

激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法已广泛应用于固体物质中无机元素的分析，描述了微ＬＡ—ＩＣＰＭＳ系统原理，讨论了操作参数的影响和定性及定量分析性能，并举例说明其应用。     

激光烧蚀－电感耦合等离子体质谱法

激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法已广泛应用于固体物质中无机元素的分析,描述了微LA-ICPMS系统原理,讨论了操作参数的影响和定性及定量分析性能,并举例说明其应用。