LA-ICP-MS法虽然在地质矿物样品的多元素分析中显示出较大的优势, 但是其基体效应与分析物质存在采集和传输的变化, 需要有效的校准机制进行补偿。常采用的校准方法是外标与内标结合的方法, 通过在样品中加入固有元素作为内标, 根据内标元素的含量计算, 完成对样品的微区分析。外标与基体结合的方法在硅酸盐矿物中的应用, 能够对其中的多种微量元素进行定量分析, 但是此种方法需要采用其他微区分析技术或者对已知基本样品根据化学计量学推算所选择的内标元素的含量。而本文不采用内标法, 直接采用外标—基本归一结合方法对硅酸盐类岩石矿物中的主、次、痕量元素进行测定, 以分析此种方法在硅盐酸类矿物元素测定的价值。
1 LA-ICP-MS技术及基体归一方法原理分析
1.1 LA-ICP-MS技术原理:
LA-ICP-MS法的原理是在样品表面聚集激光束并使样品表明产生熔蚀气化, 通过He、Ar等载气将样品的气溶胶送到等离子体中进行电离, 使用质谱系统完成对样品的质量的过滤操作, 使用接收器区别检测出具有不同质荷比的离子[1,2]。
1.2 基体归一方法原理:
基体归一方法具体操作方法为:直接采用外标法得到样品中待测元素的浓度以及所有主含量元素的浓度, 然后再将主含量元素氧化物加和后进行100%归一, 求出变化幅度系数K’, 最后对外标法结果进行校正, 得到待测元素的最终分析结果。采用基体归一法最大的优点主要为避免预先采用其他微区分析技术对未知样品中内标元素进行定量。
2 实验部分
2.1 仪器选择
选择等离子体质谱仪 (美国热电公司生产, 型号:i CAP Qc) , 此仪器具有较高分辨率与灵敏度, 能够与磁、电结合, 还能与激光剥蚀技术一起使用, 完成对激光固体的采样操作, 选择激光剥蚀系统 (New Wave公司生产, 型号:UV213) , 此仪器为213nm Nd:YAG的固体激光, 具有改善传输过程和分析灵敏度的功能, 能够在研究样品上打出平底的坑穴。
2.2 方法
实验具体步骤为: (1) 调试等离子体质谱仪的工作参数; (2) 将合成硅酸盐熔融玻璃片作为外标标准物质, 完成对天然硅酸岩石流纹岩熔融玻璃片与天然锆石样品的处理, 使用环氧树脂固定样品, 完成对样品表面的抛光操作并使用酒精棉擦拭样品表面。 (3) 激光剥蚀:调试激光束斑的参数, 完成对激光采样操作, 在此过程中先遮挡激光束16s后连续剥蚀样品上的点位45s, 接着使用氦气对样品进行14s的清洗, 控制样品的分析时间为75s。 (4) ICP-MS测量与分析:在激光点燃时即开始ICPMS的信号测量, 应用低分辨模式提升灵敏度。
2.3 结果
使用基体归一的校准方式分析天然硅酸岩石流纹岩熔融玻璃片 (德国标准物质ATHO-G) 与天然锆石样品, 通过检测数据进行分析结果显示, 内标法与基体归一法对天然硅酸岩石流纹岩熔融玻璃片与天然锆石的分析结果具有较高的符合度。常见硅酸岩中元素Na2O、Mg O、Al2O3、Si O2、K2O等项目的RE (%) 和RSD (%) 均符合要求。
3 LA-ICP-MS法在硅酸盐矿物元素测定中应用的价值
LA-ICP-MS中的基体归一定量技术在硅酸盐微区多元素分析中的应用, 其分析结果的准确度与加和元素的完整程度具有较大关系, 完全加和元素对分析结果存在的相对误差极小[3,4]。此方法在阴离子测定中具有较高的难度, 主要因为C、S、Cl等阴离子具有较高的含水性, 使用氧化物加和与归一过程容易造成分析误差;在硅酸盐的主量元素中, 因Mn、Fe、Zr、Si、Na、Al、P、K、Ti等元素都属于较轻的元素, 应用氧化物加和不成重元素的变化存在一定的局限性, 但是与单元素内标法相比, 具有显著优势。矿物样品微区原位元素浓度的三维变化对地质学家而言有着重要意义, LA-ICP-MS法具有提供三维信息的功能, 应用激光进行点位的垂直向下剥蚀, 能够得到这个点位的垂直分布信息。对于垂直分布非均匀的基体元素, 应用逐点校正氧化物加和能够得到较准确的元素垂直分布信息。基体归一法在水平方向的扫描中的应用, 不存在内标法中内标元素变化的可能性。
综上所述, 应用LA-ICP-MS法对硅酸盐矿物元素进行定量分析, 同时结合基体氧化物加和与归一方法完成对分析的校准, 能够提高元素空间分布测定的敏感度, 准确测定出硅酸盐矿物质中的主、次量元素的含量。
摘要：LA-ICP-MS法是激光剥蚀—电感耦合等离子体质谱法的简称, 是一种微区元素和同位元素分析技术, 本文利用LA-ICP-MS对德国标准物质ATHO-G和未知锆石样品进行分析得知, 此种方法诊断的准确度和灵敏度高, 效果显著, 在硅酸盐矿物元素测定中应用价值显著。
关键词：LA-ICP-MS法,硅酸盐矿物元素,应用价值
参考文献
[1] 陈春飞, 刘先国, 胡兆初.LA-ICP-MS微区原位准确分析含水硅酸盐矿物主量和微量元素
[2] .地球科学 (中国地质大学学报) , 2014, (05) :525-536.
[3] 袁继海, 詹秀春, 孙冬阳.激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析硅酸盐矿物基体效应的研究[J].分析化学 (IF 0.769) , 2011, (10) :1582-1588.
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