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/204Pb<2的范围内有效校对204Hg对204Pb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-ICPMS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。

流体包裹体中Sr同位素的激光剥蚀多接收等离子体质谱原位微区分析

本文研究了用激光剥蚀多接收等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)技术原位微区分析包裹体中Sr同位素的分析方法。5、10、16和30μm剥蚀序列进行包裹体的Sr同位素组成分析结果表明,包裹体中Sr同位素比值和Rb含量明显高于与包裹体接触的方解石矿物,从大个体包裹体(大于2μm)可获得较准确的Sr同位素组成(精密度为0.08%)。由于87Rb的含量只能通过85Rb计算而来,有限包裹体分析信号而导致的Sr同位素分析精度较传统的化学方法略差,因此本方法不能得到包裹体中的Rb-Sr年龄。

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(fs LA-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δ^(25)Mg正相关,与δ^(26)Mg负相关,当剥蚀频率大于4 Hz时,δ^(25)Mg和δ^(26)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。

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239Pu的信号强度分别达2×104cps和2×105cps,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。

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改进 ,对LA ICP MS技术的应用作了回顾与展望。引用文献

激光剥蚀等离子体质谱仪测定稀有金属中的痕量元素钛、铬

利用传统方法分析稀有痕量金属元素钛和铬,回收率较低,为此提出基于岩矿中稀有痕量金属元素钛和铬的改进化学分析。首先按照规定标准对岩矿样本清洗、风干、粉碎、过筛等处理,通过高温溶解,将岩矿中稀有痕量金属元素与其他物质分离,利用激光剥蚀等离子体质谱仪对岩矿中稀有痕量金属元素化学含量进行测定分析。经实验证明,设计方法的稀有痕量金属元素钛和铬的回收率高于传统方法。

电感耦合等离子体质谱原理和应用

本书全面介绍了电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）的仪器结构和基本原理，以四极杆ICP—MS为主，同时对近年来发展的其他类型的ICP—MS仪器进行了简要介绍。以地质应用为主，介绍了几种痕量超痕量元素分析方法及应用。全书共分12章：绪论，包括ICP—MS的起源、现状与发展趋势；ICP—QMS仪器结构和基本原理；ICP—MS分析性能与基本概念；扇形磁场等离子体质谱仪；飞行时间等离子体质谱；激光剥蚀电感耦合等离子体质谱；ICP—MS中的干扰；常用的地质样品处理方法；地质样品中痕量超痕量元素分析；铂族元素分析；同位素比值分析；ICP—MS联用技术在形态分析中的应用。

电感耦合等离子体质谱原理和应用

内容简介：本书全面介绍了电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）的仪器结构和基本原理，以四极杆ICP—MS为主，同时对近年来发展的其他类型的ICP—MS仪器进行了简要介绍。以地质应用为主，介绍了几种痕量超痕量元素分析方法及应用。全书共分12章：绪论，包括ICP—MS的起源、现状与发展趋势；ICP—OMS仪器结构和基本原理；ICP—MS分析性能与基本概念；扇形磁场等离子体质谱仪；飞行时间等离子体质谱；激光剥蚀电感耦合等离子体质谱；ICP—MS中的干扰；常用的地质样品处理方法；地质样品中痕量超痕量元素分析；铂族元素分析；同位素比值分析；ICP—MS联用技术在形态分析中的应用。

电感耦合等离子体质谱原理和应用

内容简介：本书全面介绍了电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）的仪器结构和基本原理，以四极杆ICP—MS为主，同时对近年来发展的其他类型的ICP—MS仪器进行了简要介绍。以地质应用为主，介绍了几种痕量超痕量元素分析方法及应用。全书共分12章：绪论，包括ICP—MS的起源、现状与发展趋势；ICP—OMS仪器结构和基本原理；ICP—MS分析性能与基本概念；扇形磁场等离子体质谱仪；飞行时间等离子体质谱；激光剥蚀电感耦合等离子体质谱；ICP—MS中的干扰；常用的地质样品处理方法；地质样品中痕量超痕量元素分析；铂族元素分析；同位素比值分析；ICP—MS联用技术在形态分析中的应用。

飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱准确分析地质样品中的铅同位素组成

开发了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱(fLA-MC-ICPMS)微区原位分析以铜为基体的金属、硅酸盐玻璃及长石等中的铅同位素组成的方法.研究发现中国国家标准物质研究中心研制的以铜为基体的标准样品GBW02137(青铜)中Pb同位素组成均一(208Pb/204Pb=37.9661±0.0005(2 s),207Pb/204Pb=15.5770±0.0002(2 s),206Pb/204Pb=17.7462±0.0002(2 s)),可作为原位微区分析黄铜矿、古钱币等含铜基体样品中Pb同位素组成的外部标准物质和监控样品(QC),为矿床成因研究提供原位微区的Pb同位素地球化学制约,亦可为利用古钱币、青铜器等中的Pb同位素来研究矿料来源、古代工艺、文化交流等.利用本研究建立的方法对NIST(NIST SRM 610,612,614),USGS(BHVO-2G,BCR-2G,GSD-1G)和MPI-DING(GOR132-G,KL2-G,T1-G,StHs60/80-G))标准玻璃中Pb同位素组成进行了准确测定,结果与参考值在2 s误差范围内完全一致.此外,利用本研究的方法对高温炉合成的长石熔融玻璃进行了Pb同位素微区分析,结果与化学法在误差范围内吻合.

飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱分析硫化物中Pb同位素组成研究

开展了利用飞秒激光剥蚀多接收等离子体质谱进行硫化物矿物中Pb同位素原位微区分析技术研究,采用高温活化活性炭过滤载气中的Hg,使得Hg背景信号降低了48%,进一步降低检出限,分析过程的分馏效应及质量歧视效应校正采用内标Tl和外标NIST SRM 610相结合方式进行.利用研究建立的方法分析了都龙锡锌铟多金属矿带中的黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿中Pb同位素组成.结果表明,该矿区不同硫化物矿物间及同一种硫化物不同颗粒间的Pb含量差异可达1000多倍,黄铁矿具有相对较高的Pb含量,而闪锌矿的Pb含量则偏低.高Pb含量的黄铁矿具有变化小且相对均一的Pb同位素组成,而低Pb含量的闪锌矿的Pb同位素组成变化极大,一方面它可能较易受后期热液叠加作用而改变,另一方面由于闪锌矿中铅含量较低,则其中所含微量铀的影响显著加大,因而由铀放射性衰变随时间积累起来的放射成因铅也可能是造成其Pb含量和同位素组成分布范围较大的原因之一.Pb含量高于10 ppm的黄铜矿和闪锌矿颗粒显示了一致的Pb同位素分布,而Pb含量高于100 ppm的所有硫化物颗粒均具有误差范围内一致的Pb同位素组成,且与化学法得到的结果误差范围内吻合,表明本研究方法的数据可靠.本研究还表明,只有Pb含量相对较高的硫化物矿物中的Pb同位素组成才能较真实地记录其成矿物质来源.而Pb含量偏低的硫化物矿物中的Pb同位素组成则可能受样品中微量铀的影响而具有高放射成因铅同位素比值,也可能代表了后期交代流体改造后的Pb同位素组成.

RESOlution激光剥蚀系统在微量元素原位微区分析中的应用

采用美国Resonetics公司生产的RESOlution M-50激光剥蚀系统和Agilent 7500a型的ICP-MS联机,对7个不同岩性的地质样品经过熔融制备的MPI-DING玻璃标样的37种微量元素进行了分析。RESOlution M-50激光剥蚀系统包括一个193 nm ArF准分子(excimer)激光器,一个双室(two-volume cell)样品室,一个平滑激光剥蚀脉冲的Squid系统和电脑控制高精度X-Y样品台移动、定位系统。双室样品室的好处是降低样品交叉污染,减少样品室吹洗所需时间。平滑激光剥蚀脉冲的Squid系统可以降低因激光脉冲带来的统计误差。样品定位系统的定位精度优于0.1μm。本次实验使用的激光束斑直径为31μm和69μm。分析结果表明,对于用地质样品制备的MPI-DING玻璃标样,微量元素分析的相对标准偏差RSD一般优于5%,分析值与不同参考值之间的相对偏差(RD)一般优于10%,少数RSD和RD较大的元素主要出现在含量很低或不均匀样品中。稀土元素的RSD和RD均优于5%。本研究证明,RESOlution M-50激光剥蚀系统与Agilent 7500a型ICP-MS联机,可准确测定从超基性岩到酸性岩的不同类型地质样品的微量元素,其新式的双室样品室和平滑Squid系统对于测定含量在0.1μg/g以上的元素具有更好的分析精度和准确度。

193nm激光器与电感耦合等离子体质谱仪联用条件优化研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)是采用激光剥蚀固体进样方式构建的新型等离子体质谱分析仪器。由于受激光产生原理-"脉冲式激发"的限制,样品的剥蚀进样过程属于间歇模式。因而激光剥蚀系统与电感耦合等离子体质谱仪联机分析结果的相对标准偏差(RSD)通常达10%以上,影响数据的分析精度。本设计在激光剥蚀系统与电感耦合等离子体质谱仪之间添加一个"混合溶样器皿",使得激光剥蚀产生的气溶胶在进入ICP-MS之前能够进行适宜体积的聚集和混合,进而以连续进样模式送入ICP-MS。设计了5组方案来分析不同形态、大小的"混样器皿"。结果表明,使用"混样器皿"可在保证响应速度、灵敏度的前提下,有效降低RSD,提高分析精度。

地质样品中钴、镍的分析进展

早在20世纪初期,化学家就开展了比色法分析钴、镍的研究工作。由于比色法灵敏度不高且操作繁琐,人们开始追求更高效的固体样品消解方法、更简便的操作以及更高灵敏度和高精度的分析技术。在样品分解方面,逐渐发展出了酸溶和碱熔两套样品分解体系;在仪器分析方面,则发展出了原子吸收光谱法、等离子体光谱法、X射线荧光光谱法、等离子体质谱法等更加高效简洁的仪器分析技术。随着地质科学的发展,电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱微区原位分析技术,以及多接收等离子体质谱镍同位素分析技术也逐渐发展起来。在元素分析方面,原子吸收光谱法、等离子体光/质谱法一般需要经过酸或者碱将样品分解为溶液状态,前处理流程较为繁琐;而X射线荧光光谱法采用熔片或者压片进行样品制备,前处理方法简单高效,更加受到青睐。在同位素分析方面,镍同位素逐渐应用到钴镍矿床研究中,近年有望通过典型矿床剖析明确多种成矿过程镍同位素的行为与分馏机制,如岩浆演化、热液蚀变、风化等。镍同位素的分离技术难度较高,因此,创新镍同位素的分离过程和测试方法,并建立更加简便的分析流程是未来发展的重点方向。在微区分析方面,激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱比电子探针的样品制备简单、分析速度快、成本低,更有发展潜力。本文总结了近百年来地质样品钴、镍分析方法的演变与突破,对比了各类方法的优缺点,展望了地质样品钴、镍分析方法的发展前景。

单颗粒锆石LA-MC-ICP-MS原位微区UPb定年

利用193nm准分子激光剥蚀系统(LA),联用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),在激光频率为2Hz,束斑直径为24μm条件下,对91500、GJ-1、TEMORA-1、Plesovice和Qinghu等5个标准锆石进行了原位U-Pb年龄测定。测试结果显示^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄分别为(1062.3±4.3)Ma(2σ,n=21),(604.8±3.1)Ma(2σ,n=20),(418.3±1.6)Ma(2σ,n=27),(337.3±1.3)Ma(2σ,n=28),(159.86±0.64)Ma(2σ,n=28),^(207)Pb/^(206)Pb、^(206)Pb/^(238)U、^(207)Pb/^(235)U比值的分析精度(2σ)2%左右,加权平均年龄的分析精度(2σ)均小于0.5%。上述结果表明,91500、GJ-1、TEMORA-1、Plesovice和Qinghu等5个标准锆石的加权平均年龄在误差范围内与前人报道完全一致。对产在胶东玲珑花岗岩中的实际锆石样品JD-47进行测试,所获得的^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为(154.3±2.1)Ma,与SHRIMP测试结果吻合。文中建立的24μm锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄测试方法,与LA-ICP-MS方法相比,测试精度高,剥蚀时间短,激光剥蚀空间分辨率提高。

(LP)MC-ICPMS方法精确测定液体和固体样品的Sr同位素组成

MC-ICPMS是近年发展起来的高精度固体同位素分析仪器,利用MC-ICPMS可以精确测定Sr同位素组成,与TIMS相比,分析效率明显提高;对于含有Rb的实际样品,在Rb/Sr比值较小时(Rb/Sr<0.001),可以通过Rb扣除获得准确的87Sr/86Sr比值,而当Rb含量较高时,可以通过建立Rb/Sr与87Sr/86Sr偏差值的线性关系进行再一次校正,同样也可以获得准确的87Sr/86Sr比值。通过这种校正关系,可以直接分析固体微区的Sr同位素组成。

邹家山铀矿床伴生重稀土元素的赋存特征

初步研究发现,相山矿田邹家山矿床中伴生有较高的重稀土元素,回收这些珍稀的资源和探索其成因具有重要的意义,而查明这些伴生稀土在铀矿床中的赋存特征是前期基础性工作。为此本文采用电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析了邹家山铀矿床中稀土元素的赋存状态。结果显示:该矿床稀土矿物主要为独居石、氟碳钙铈矿和磷钇矿;独居石、氟碳钙铈矿的LREE/HREE>1,为轻稀土富集型;而磷钇矿的LREE/HREE<1,为重稀土富集型。沥青铀矿、钛铀矿、铀钍石、铀石、钍石、锆石等铀钍矿物的稀土特征为重稀土富集型;铀钍矿物稀土总量(∑REE+Y)较高,为(3 805.78~65 307.00)×10^(-6),LREE/HREE<1,为0.01~0.80,平均为0.29。其他伴生矿物磷灰石、钾长石为轻稀土富集型,萤石为轻、重稀土富集型两类都有,而伊利石、黄铁矿的轻重稀土无明显相对富集。重稀土在磷钇矿和铀钍矿物中以类质同象形式存在,少量赋存于伴生矿物。

基于LA-(MC)-ICP-MS的矿物原位微区同位素分析技术及其应用

近年来,激光剥蚀技术与单接收或多接收电感耦合等离子体质谱法联用(LA-(MC)-ICP-MS)得到了广泛应用,实现了由激光剥蚀系统对固体岩矿样品微区采样后产生的气溶胶输送至电感耦合等离子体质谱的同位素分析,具有原位、实时、快速的分析优势及高空间分辨率、高灵敏度、多元素及其同位素比值同时测定的优点。本文介绍了本实验室近年来开展和建立的基于LA-(MC)-ICP-MS的一系列矿物微区原位同位素分析方法,主要有含硼矿物(如电气石、白云母)的硼同位素组成、碳酸盐矿物的碳同位素组成、硫化物和硫酸盐矿物的硫同位素组成、含锶矿物(如磷灰石)的锶同位素组成、锆石的铪同位素组成,以及锡石、黑钨矿、独居石、榍石和石榴子石等矿物的U-Pb定年分析方法。

XRF和LA-ICPMS测定硫化物熔片中的主次量元素

采用高纯HNO_3为氧化剂代替传统的氧化剂,以GeO_2为玻璃化试剂,建立了一种简单、高效的硫化物熔融玻璃片的前处理方法。XRF和LA-ICPMS分析结果表明,相对于粉末压片法,熔片法制备的样品具有更好的均一性和可靠性。3种硫化物国家一级标准物质的XRF和LA-ICPMS主次量元素(Si,Al,Fe,Mg,K,Ca,Na,Mn,Cu,Zn)分析测试结果均与推荐值相吻合(Ti缺少推荐值),测定误差都在允许范围内,XRF三次熔片测试结果的精密度RSD<5.6%;LA-ICPMS 15次测试结果精密度RSD<3%。表明建立的硫化物熔融玻璃片的前处理方法可较好的应用于XRF和LA-ICPMS分析硫化物中的主次量元素。