地球化学LA-ICP-MS元素分析技术
等离子体质谱(ICP-MS)分析技术及应用
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2024-01-11
CONTENTS
• ICP-MS技术概述 • ICP-MS分析方法 • ICP-MS应用领域 • ICP-MS技术前沿与展望 • 实际应用案例分析
01
ICP-MS技术概述
定义和原理
定义
等离子体质谱（ICP-MS）是一种 将等离子体引入质谱仪进行元素 和同位素分析的方法如 熔融、酸化等，以适应ICP-MS
的检测需求。
应用价值
通过分析地质样品中的稀有元素 ，可以了解地球的演化历史和矿 产资源的分布情况，为地质学研 究和矿产资源开发提供科学依据
。
谢谢您的聆听
THANKS
参数设置
根据分析需求，合理设置仪器参数，如功 率、载气流量、扫描方式等。
数据采集
按照实验设计，采集数据，并记录相关信 息。
仪器维护
定期对仪器进行维护和保养，确保仪器性 能稳定和延长使用寿命。
干扰因素与消除方法
物理干扰
如固体颗粒物、气泡等，可以通过优化样 品处理和进样系统来消除。
化学干扰
如氧化物、双电荷等，可以通过稀释样品 或使用基体匹配法来消除。
详细描述
通过优化等离子体条件、采用先进的雾化器和接口技术，提高元素在等离子体中的原子化效率，降低 检测限。同时，采用高分辨率检测器，能够区分元素的不同同位素，避免干扰，提高分析精度。
多元素同时分析技术
总结词
多元素同时分析技术是ICP-MS技术的另一重要发展方向，能够同时测定多种元素，提 高分析效率。
。
食品与农产品安全
食品中重金属检测
ICP-MS可用于检测食品中的重金属元素，如铅、汞、镉等，以确保食品安全 。
电感耦合等离子体质谱(icp-ms)
电感耦合等离子体质谱(icp-ms)电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）简介电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种分析化学技术，采用高温等离子体将样品离解，从而分析样品中的元素。
采用ICP-MS技术可以在单个分析中检测多种元素、低浓度下的元素、分子异构体等。
ICP-MS常被用于研究化学以及生物医学领域的元素分析。
ICP-MS步骤ICP-MS主要包括四个步骤：样品制备、样品进样、等离子体产生和测量。
样品制备：样品制备步骤通常需要根据不同实验目的采取不同的方法。
例如，对于土壤或岩石样品，需要先进行湿燥并研磨成粉末；对于生物样品，需要使用有机溶剂提取目标元素。
因此，样品制备是ICP-MS分析的关键步骤之一。
样品进样：样品进样有两种方式：液体进样和固体进样。
液体进样主要是通过取样器将待测液体进入ICP。
固体进样需要将样品先通过转化成气态或液态的方式，并通过雾化器达到液体态，进入高温等离子体中。
等离子体产生：产生等离子体可采用两种方式：射频感应和直流放电。
射频感应通过在射频电场中通过高频驱动电势，生成高温等离子体。
而直流放电则是通过加热、高电压电弧作用、激光加热等方式，将样品蒸发、溅射成气态，并与气态惰性气体混合后，通过喷雾头进入高温等离子体中。
测量：测量步骤通常与其他仪器相结合，例如，ICP-MS可以与气质谱计（GC-ICP-MS）或液相色谱计（LC-ICP-MS）结合进行气/液样品的分析。
ICP-MS的测量步骤产生的是离子信号，通过质谱扫描方式进行质谱谱图测量。
在测量信号强度与目标元素数量之间会有一定的关联性，因此需要通过标准样本的建立，建立信号强度与元素数量之间的关联性。
1. 应用于环境科学领域：ICP-MS可以用于水、土壤和空气等环境样品中的痕量元素测定，且可以同时测定多种元素。
2. 应用于材料科学领域：ICP-MS技术可以分析材料中的有毒元素、金属元素及其化合物含量，以及其他重要元素和分子的含量。
ICP-MS分析地球化学样品的过程控制
样品中待测元素有足够的分析灵敏度。
皿 温度 更加 均匀 ，赶 酸效 果好 。也 可采 用 凹槽铸 铝
密闭酸溶 ： 酸溶分为消解罐封 闭溶矿、微波消 块与加热体分体方式 ，便于操作。本人 曾组装两块 解及敞开溶矿。其中消解罐封闭溶矿及微波消解均 表 面氟碳处理过 的铸铝平板 电热板 ，采用 Ｋ分度 Ｉ 属于封 闭体系溶矿 ，微波消解具有使用试剂少 、分 号 热 电 偶 为 温 度传 感 器 可 控 硅 异 相 输 出 ＰＤ 智 能
解容器受热及压力影响变形 ，导致渗漏情况发生 ， 免 ，为减少其污染 ，通风橱宜采用侧排方式 ，实践 造成分析溶液污染 ，不锈钢外筒锈迹也可能污染分 证 明侧排方式可明显减少通风管道粉尘对分析样品 的污 染 。称好 样 品的存 放 ，可用 有机 玻璃 罩 罩上 。 析溶液 。
敞开酸溶 ： 一般采用硝酸 ． 氢氟酸 ． 高氯酸三 酸或盐酸 ． 硝酸 ． 氢氟酸 高氯酸 四酸溶矿 ，由于 房间为降低粉尘的影响，空气经滤网过滤粉尘后补 入房 间 。 器皿影响 ： 为减少器皿 的污染 ，尤其是锌铅铜
制 ，从样品试液制备 、过程质量控制两方面 ，对影
复溶。碱熔通常采用过氧化钠做熔剂 ，在刚玉坩埚
响分析结果质量的环境等因素进行评价 ，通过以上 或石墨坩埚中熔融 ，为降低操作中过氧化钠 吸潮 ， 受熔剂纯度影响 ， 品尽量 样 措施 的 实施 ，从 细微 处人 手 ，保 证 了分 析结果 的准 最好在红外灯下作业 ；
Ｑｕ ｌｙｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｃ ｄ ｒｓｏ ｅ ｃ ｅ ｃ ｌ ａ ｌｓ ｎ ｌｓ ｙＩ － Ｓ ａｉ ｏ ｔｏ ｏ ｅ ｕ ｅ ｆ ｏ ｈ ｍｉａ ｍｐｅ ａｙ ｉ ｂ ｔ ｐ ｇ ｓ ａ ｓ ＣＰ Ｍ
ＬＩ Ｚｈｏ ｇ．ｈ ｎ ＤＵＡＮ ｎ ｎ ｎ Ｓ Ｕ ｎ ｓｅ ｇ， Ｙｉ ｇ— ａ ， ＨＡ Ｏ ｉ ｇ—ｈｅ Ｍ ｎ ｔ ｎ １ ｉｎ ｎｔｕｅｏ ｅ ｌｇｃ ｌ ｃ ｎ ｅ， ｈ ｎ ｃｕ ３０ ２ ｉｎ Ｃ ｉ ；．ｈ ｅｏ ｄＧｅｌｇｃ ｕｖｙｏ Ｊｌ ｒｖｎｅＪｌ ． ｌ ｓ ｔｔ ｆＧ ｏｏ ｉ ｉ ｃｓ ａ ｇ ｈ ｎ１ ０ １ ， ｌ ， ｈｎ ２Ｔ ｅＳｃ ｎ ｏｏ ｉＳ ｒｅ ｉｎ ｏｉｃ， ｉｎ Ｊ ｉＩ ｉ ａＳ ｅ Ｃ Ｊｉ ａ ｆ ｉＰ ｉ
激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定高纯金中杂质元素
激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定高纯金中杂质元素摘要：本文探究了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）测定高纯金中的杂质元素。
起首，通过样品前处理、ICP-OES 和XRF等技术，确定了高纯金样品中的杂质元素含量。
然后，使用LA-ICP-MS法对样品进行测量，并使用外标校正法进行结果修正。
结果表明，该方法具有高准确性、高灵敏度和较低的检出限，可用于高纯金中微量元素的精确测定。
关键词：激光剥蚀；电感耦合等离子体质谱法；高纯金；杂质元素；外标校正法引言：高纯金是一种重要的材料，广泛应用于电子、半导体和高温超导等领域。
由于其高纯度，通常状况下仅允许少许杂质元素存在。
因此，准确测定高纯金中杂质元素的含量是分外重要的。
传统的测量方法通常使用ICP-OES、ICP-MS和XRF等技术，但这些方法通常需要破坏样品结构或需要复杂的前处理过程。
近年来，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）已经成为测定高纯金中杂质元素含量的一种新方法。
与传统方法相比，LA-ICP-MS具有分外好的灵敏度和准确性，而且不需要破坏样品结构。
本文旨在探究LA-ICP-MS测定高纯金中杂质元素的适用性和精度。
试验与方法：试验接受电感耦合等离子体质谱仪（Agilent 8800），激光系统为NewWave Research UP193FX，激光参数如下：重复频率1 Hz，能量密度100 mJ/cm2，脉冲宽度20 ns。
为了减小激光剥蚀造成的影响，使用了2 mm的方形钨丝放置在样品底部，使样品与钨丝成短距离的垂直距离。
样品前处理接受洛氏硫酸提取法和预处理程序（Agilent Technologies）。
ICP-OES和XRF测量接受扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）协作实现。
结果与谈论：通过样品前处理、ICP-OES和XRF等技术，确定了高纯金样品中的杂质元素含量。
结果表明，高纯金样品中主要杂质元素为铁、镍、银、钴和铬等，其含量均低于10 ppm。
基于LA-ICP-MS_表面原位分析技术测定热电离质谱仪灯丝支架上铀的沉积分布
第41卷 第2期2024年4月WORLD NUCLEAR GEOSCIENCE世界核地质科学Vol.41 No.2April 2024熊超，郭冬发，李伯平，等. 基于LA-ICP-MS 表面原位分析技术测定热电离质谱仪灯丝支架上铀的沉积分布[J].世界核地质科学，2024，41（2）：376-385.doi ：10.3969/j.issn.1672-0636.2024.02.014XIONG Chao ，GUO Dongfa ，LI Boping ，et al. Determination of uranium deposition distribution on filament support of TIMS based on LA-ICP-MS surface in-situ analysis technology[J].World Nuclear Geoscience ，2024，41（2）：376-385 (in Chinese).基于LA-ICP-MS 表面原位分析技术测定热电离质谱仪灯丝支架上铀的沉积分布熊超，郭冬发，李伯平，汤书婷，刘桂方，刘瑞萍，王娅楠，乔麓伊核工业北京地质研究院，北京 100029摘要 热电离质谱法（Thermal ionization mass spectrometry ，简称TIMS ）是一种测量同位素丰度比的经典分析方法，在地质学和核工业领域得到广泛应用。
热电离质谱法测铀同位素丰度比时一般采用三带结构，由于铀的第一电离能较高，需要较高的电离温度，长时间测试蒸发出铀化合物或电离出的铀离子在灯丝支架上沉积，影响灯丝支架上悬浮高压与源电压间的绝缘电阻，降低两者之间的电压差，导致绝大部分离子因动能不足无法进入离子透镜，最终影响离子流的稳定性，引起测试时信号产生波动。
针对热电离质谱仪灯丝支架铀沉积导致的灯丝支架绝缘失效问题，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry ，简称LA-ICP-MS ）对灯丝支架铀沉积分布进行了分析，取得以下结果：建立了LA-ICP-MS 原位表面分析技术，其最佳激光频率为10 Hz ，能量密度为6 J·cm -2，束斑直径为60 μm 。
LAICPMS在地质样品元素分析中的应用
LAICPMS在地质样品元素分析中 的应用
LAICPMS在地质样品元素分析中的应用
LAICPMS在地质样品元素分析中的应用范围广泛，以下是几个具体案例： 1、岩石矿物分析：LAICPMS可以准确地测定岩石矿物中的多种元素含量，如 硅、铝、钙、镁等，从而有助于研究地质学中的成岩成矿作用和地球化学过程。
介绍LAICPMS
LAICPMS主要由激光剥蚀系统、电感耦合等离子体和质谱仪三个部分组成。在 操作流程上，首先需要对地质样品进行前处理，如研磨、筛分等，以便激光束能 够均匀地照射在样品上。然后，通过控制激光的能量和扫描速度，实现对样品的 定量剥蚀。剥蚀出的气态离子被引入电感耦合等离子体中，在此过程中，离子被 进一步转化为原子。最后，通过质谱仪测定原子的质量丰度，根据测定结果，可 以得出样品的元素含量。
LAICPMS在地质样品元素分析中的应用
2、古地磁学研究：古地磁学研究中常用的磁性地层学方法需要精确测量岩石 中的铁、镍、钴等元素含量。LAICPMS具有较高的精度和灵敏度，能够满足古地 磁学研究的需要。
LAICPMS在地质样品元素分析中的应用
3、环境地质学：在环境地质学领域，LAICPMS可以用于研究土壤、沉积物和 水体中的重金属元素污染情况，为环境污染治理和生态修复提供科学依据。
介绍LAICPMS
介绍LAICPMS
LAICPMS是一种结合了激光剥蚀技术和电感耦合等离子体质谱法的元素分析技 术。其基本原理是利用激光束对地质样品进行微米级别的剥蚀，将剥蚀出的气态 离子引入电感耦合等离子体中，进一步将离子转化为原子，然后通过质谱仪测定 原子质量及其丰度，从而实现对元素的定性和定量分析。
实验方法
2、ICPMS测定：将样品溶液进行ICPMS测定，测定过程中采用标准曲线法进 行定量分析。
第五章 LA-ICP-MS-东华理工大学TJH(1)
第五章微量元素分析-单矿物微量元素分析（LA-ICP-MS）内容一LA-ICP-MS概况二激光剥蚀器系统结构三激光器类型四元素分馏效应五LA-ICP-MS的应用广州地球化学研究所LA-ICP-MS一LA-ICP-MS 概况中国地质大学（武汉）国家重点实验室LA-ICP-MS 分室Agilent 7500a ICP-MSExcimer LaserL aser A blation (C oupled P lasma简称：LA-ICP-MS, LAM-ICP-MSLA-ICPMS, LAM-ICPMSz制样简单z高灵敏度z低背景z谱图简单z低检出限L i B e B N aM g A l P kC aS c T i V C rM n F eC o N iC u Z n 0.0010.010.1L i m i t o f dMajor methods of microanalysisElectron microprobe（EMP）：>0.1% Ion probe including SHRIMP、Cameca：Expensive and slowLA-ICP-MS: Less expensive, fast其基本原理是将激光微束聚焦于样品表面使之熔蚀气化，由载气将剥蚀下来的微粒载入到等离子体中电离，再经质谱系统分析检测。
激光剥蚀是把固体裂解为蒸气和微小颗粒物的物理过程。
Mo LaCe PrNd Sm Th UK Ca Sc Ti VCr Mn Fe Ge As Se CsBa Hf Ta WReRb Sr YZr Nb Mo Ru Sb Te二激光剥蚀器系统结构该系统主要由光束传输光学系统、样品池（剥蚀室）和观察系统组成。
光束传输光学系统是由一个或更多的介电反射镜组成，其作用是把光束反射至聚焦物镜上。
光束传输系统可以通过聚焦或散焦作用，改变和控制剥蚀孔径的大小。
样品池是一个带有光学窗口的石英或光学的玻璃室，玻璃室中有一个样品固定台，不用在空气中打开样品室就可以旋转或在X-Y方向移动。
ICP-MS基本原理
ICP-MS基本原理ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）是一种高灵敏度、高选择性和高分辨率的元素分析技术，广泛应用于环境监测、食品安全、地质矿产、生物医药等领域。
其基本原理是利用高温感应耦合等离子体（ICP）产生的离子流，经过质谱仪的分析，实现对样品中元素的快速、准确检测和定量分析。
ICP-MS的基本原理可以分为三个主要步骤，样品进样与离子化、离子分离与检测、数据分析与结果输出。
首先，样品经过适当的预处理后，以气体或液体的形式进入ICP。
在高温的感应耦合等离子体中，样品中的元素被离子化，并形成带电荷的离子。
这些离子随后被引入质谱仪中进行分析。
其次，离子进入质谱仪后，首先经过离子分离装置进行分离。
在质谱仪中，离子根据其质量/电荷比（m/z）被分离并聚焦成一个离子束。
然后，这些离子被分别加速、偏转和聚焦，最终击中检测器。
检测器接收到的离子信号被转换为电信号，并经过放大、数字化处理后，形成质谱图。
最后，通过数据分析软件对质谱图进行处理，得到各个元素的相对丰度和绝对含量。
同时，ICP-MS还可以进行同位素比值的测定，以实现更加精确的元素定量分析。
这些数据可以用于研究样品的成分、污染物含量、地球化学特征等方面。
总的来说，ICP-MS技术基于高温等离子体和质谱仪的联合应用，能够实现对样品中元素的高灵敏度、高选择性和高分辨率的分析。
其在环境监测、食品安全、地质矿产、生物医药等领域具有重要的应用价值。
随着技术的不断进步，ICP-MS在元素分析领域的地位将会更加突出，为人类的健康和环境保护提供更加可靠的技术支持。
地球化学分析方法
地球化学分析方法微量元素和同位素地球化学的飞速发展，主要得益于基础科学理论的渗透和现代测试技术的充分应用。
地质样品的元素和同位素地球化学分析主要考量三个方面：准确度、精确度和仪器检测限。
准确度是指测量值和真实值之间的接近程度；精确度是指分析测试的可靠性，也即测试结果的可重复性；检测限是指能够被所使用测试方法检测到的最低浓度。
事实上，尽管可以参考标准样品的推荐值来检测分析样品的值，但确定样品的真实值非常困难。
所以从某种程度上来说，精确度比准确度更为重要，因为对于一套由同一实验室分析的数据，成分的相对差异可以用来推断地球化学过程。
下面简要介绍一下在岩石地球化学研究中常用的几种分析测试方法。
(一)X射线荧光光谱X射线荧光光谱(XRF)的原理是基于用X射线激发样品，使之产生二次x射线，而每个元素都有特征二次x射线波长，因此，加入校正标准，通过测不同元素特征二次X射线的强度就可以用来确定元素的浓度。
典型岩石样品的XRF分析有两种不同形式的样品制备方法。
一种是将均匀的样品粉末压片来分析微量元素；另外一种是由岩石粉末与亚硼酸锂或者四方硼酸盐混合并熔融制成玻璃片来分析主量元素。
XRF分析是目前用于分析硅酸盐全岩样品最常用的方法，在微量元素分析上也有应用。
该方法的适用性广、分析快速，能够分析80多种元素，检测限可以达到几个ppm。
XRF分析方法的主要缺陷是不能分析比钠(原子序数一11)轻的元素。
(二)电子探针分析电子探针分析(EMPA)的原理与XRF十分相似，只是前者用的是电子束而不是X射线来激发样品而已。
通过分析激发的二次x射线的波长，相对于标样记录峰的面积，用适当的模型进行校正，可以将峰的强度转化为浓度。
电子探针主要用于矿物的主量元素分析，也可扩大束斑直径对隐晶质岩石或岩石熔融而成的玻璃进行主量元素分析。
另外，利用长的计数时间和精确的背景测量，电子探针的检测限也可延伸到微量元素的范围，满足分析部分微量元素的要求。
ICP-MS法测定地矿样品中高低含量稀土元素
化学化工C hemical EngineeringICP-MS法测定地矿样品中高低含量稀土元素邓长生（核工业二一六大队 核工业新疆理化分析测试中心，新疆 乌鲁木齐 ８３００１１） 摘 要：针对地矿样品中的不同含量的稀土元素测定，本文采用两种前处理方式：敞开酸溶和碱熔法，通过选择合适的内标元素和测定同位素后经ＩＣＰ－ＭＳ进行准确测定。
酸溶法采用加入１毫升硫酸以达到样品完全分解的目的。
对于稀土含量不高的样品，酸溶法的检出限在０．０２ｇ／ｇ～０．３ｇ／ｇ之间，相对偏差在５％以内，相对标准偏差在１．９９％～５．０５％之间。
对于高含量稀土矿石样品，碱熔法的结果优于酸溶法。
关键词：ＩＣＰ－ＭＳ；地矿样品；稀土元素；酸溶；碱熔中图分类号：Ｐ５７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）０５－０２１６－２Determination of Rare Earth Elements with High and Low Contents in the Mineral Samples by ICP-MSDENG Chang-sheng（Ｇｅｏｌｏｇｙ Ｐａｒｔｙ Ｎｏ．２１６， ＣＮＮＣ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｕｒｕｍｑｉ ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００１１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｍｉｎｅｒａｌ ｓａｍｐｌｅｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ： ｏｐｅｎ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｆｕｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｓｏｔｏｐｅｓ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｂｙ ＩＣＰ－ＭＳ． Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ １ ｍｌ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｉｎ Ａｃｉｄ ｓｏｌｕｂｌｅ． Ｆｏｒ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈ ｃｏｎｔｅｎｔ， ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ，ｂｅｃａｕｓｅ ｉｔ’ｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｗａｓ （０．０２～０．３） ｇ／ｇ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｗａｓ ｗｉｔｈｉｎ ５％ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ １．９９％ ～５．０５％． Ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｏｒｅ ｓａｍｐｌｅｓ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｌｋａｌｉ ｆｕｓｉｏｎ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ａｃｉｄ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ．Keywords: ＩＣＰ－ＭＳ； Ｍｉｎｅｒａｌ ｓａｍｐｌｅｓ； Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ； Ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ； ａｌｋａｌｉ ｍｅｌｔｉｎｇ稀土元素传统分析方法主要有重量法、滴定法、分光光度法、荧光光度法、原子吸收法、发射光谱法等。
LA-ICP-MS的原理与其在地球科学中的应用
LA-ICP-MS的原理与其在地球科学中的应用一、前言激光剥蚀－等离子体质谱仪( LA-ICP-MS) 是近20 年来迅速发展起来的原位、微区、微量元素分析技术，它的出现得益于现代分析技术以及地球科学的迅猛发展，它主要由两台仪器组成，LA ( laser ablation) 指的是激光设备，ICP-MS ( Inductively Coupled Plasma-mass spectrometer) 指的是成分分子仪器。
从1985年Gray首次将激光剥蚀技术与ICP-MS联用以来，在这20多年来时间内该项技术不论在仪器结构性能还是在分析应用的研究领域均取得了重大进展。
目前LA-ICP-MS 的应用主要集中于地质、环境、生物、材料、工业产品检测等领域，可分析主量、微量、痕量、超痕量元素特别在稀土元素( ＲEEs) 、PGEs、同位素分析等方面具有很大优势。
它具有原位、实时、快速的分析优势以及灵敏度高、检出限低、空间分辨率高、谱线相对简单、多元素同时测定及可提供同位素比值信息的检测能力。
二、原理LA-ICP-MS系统主要由激光剥蚀装置(LA)、电感耦合等离子体源(ICP)和质谱检测器(MS)三大部分所组成。
其中LA对样品进行剥蚀完成取样功能，ICP将形成的样品气溶胶通过高温(约7000 K)等离子体将其离子化，MS作为质量过滤器检测离子。
激光剥蚀装置包括高能量的激光器、光束传输系统、样品池和观测系统。
激光器产生高能激光用于剥蚀样品，分析用的激光器一般分为连续激光器和脉冲式激光器；光束传输系统是由一系列透镜、反射镜组成的一套光学系统，其作用是将激光器产生的高能激光导入到样品表面进行剥蚀；样品池是放置分析样品的地方，可配备精密移动平台用于做元素分布分析，内通载气将激光剥蚀产生的气溶胶带人ICP系统，其通过一根长短、内径适合的Teflon管与ICP的炬管相连；观测系统通常采用CCD摄像头进行观测，用以调整激光器与样品间的距离使样品的分析位置正好处于激光焦点上，同时也可观察激光剥蚀样品的过程。
LA-ICPMS原位微区面扫描分析技术及其矿床学应用实例
浅谈ICP-MS在地质金属元素测试中的应用
浅谈 ICP-MS在地质金属元素测试中的应用摘要：随着我国工业经济的飞速发展，对地质的构造及金属含量的掌握及其重要，各种金属元素的分布状态，对后续的采矿、选矿作业都有非常重要的指导意义。
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和传统分析技术相比较，其具有灵敏度高、检出限低、操作简单、干扰少、精度高等优点，广泛运用于半导体、地质、环境和生物制药等行业。
关键词：ICP-MS；地质；金属元素；测定质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
质谱分析法，已经在众多领域得到广泛的应用。
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是目前公认的最强有力的元素分析技术，它的主要特点有灵敏度高，背景低；元素的质谱相对简单，干扰较少，几乎周期表上的所有元素都可以进行测定；样品引入和更换方便，便于与其他进样技术联用。
1地质金属元素测定整体分析1.1 ICP-MS技术介绍目前由于激光对不同矿物的选择性剥蚀，利用ICP-MS对于地质样品直接分析仅适用于隐晶质火山岩、火山玻璃或者细粒的泥质岩石。
如何获得主、微量元素含量分布均匀的样品是影响利用ICP-MS分析全岩样品的关键。
相对于SN-ICP-MS分析，利用ICP-MS分析全岩样品具有低背景、低氧化物干扰、样品制备简单、高效率等优点。
根据样品制备方式，利用ICP-MS进行全岩样品整体分析主要有岩石薄片直接分析、粉末压片法、熔融玻璃法等3种方法。
直接的粉末压片避免了对样品的稀释作用，但要求样品粉末粒度要足够细。
如果样品粉末粒度不够细、压片不够牢固，激光剥蚀过程中的粉末爆发会引起分析信号不稳定和激光对不同矿物的选择性剥蚀，导致分析结果的精密度和准确度较差。
1.2地质检测金属元素方法由于人造包裹体和天然包裹体内部的压力不同，包裹体被打开后，挥发性物质释放的速率不同，简单外标校正无法解决剥蚀量差异引起的误差。
先后对利用ICP-MS分析单个流体/熔体包裹体的影响因素、校正方法、准确度和检出限等进行了系统综述。
icp-ms 工作原理
icp-ms 工作原理ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）是一种高灵敏度、高选择性和高分辨率的分析技术，广泛应用于地质、环境、生物、医药等领域。
ICP-MS的工作原理主要包括样品进样、离子化、分离、检测和数据处理等步骤。
首先，样品进样是ICP-MS分析的第一步。
样品通常通过溶解、稀释等方法制备成液体形式，然后由进样系统将样品引入等离子体中。
在进样过程中，需要注意样品的稀释比例和进样速度，以确保分析结果的准确性和稳定性。
接下来是样品的离子化过程。
样品进入等离子体后，受到高温等离子体的作用，其中的原子和分子会被电离成带电粒子，形成离子云。
这一步是ICP-MS分析的关键环节，离子化的效率和稳定性对后续的分析结果有着重要影响。
随后是离子的分离过程。
在ICP-MS中，离子云会经过离子透镜和质量分析器的作用，根据其质荷比进行分离和筛选。
这一步可以有效地将不同质荷比的离子分离开来，从而提高分析的选择性和分辨率。
然后是离子的检测过程。
分离后的离子会被引入离子探测器中进行检测，离子探测器通常采用电子倍增管（EM）或离子多孔板（MC）等探测器。
这些探测器能够将离子转化为电信号，并放大到足够的电压以便测量。
通过检测离子的数量和质荷比，可以得到样品中不同元素的含量信息。
最后是数据处理过程。
ICP-MS分析得到的原始数据通常需要经过校正、质量控制和数据处理等步骤，才能得到最终的分析结果。
这些步骤包括背景校正、内标法校正、质量控制样品分析等，以确保分析结果的准确性和可靠性。
总的来说，ICP-MS的工作原理涉及到样品进样、离子化、分离、检测和数据处理等多个步骤，每一步都需要精密的仪器和严格的操作，才能得到准确可靠的分析结果。
ICP-MS作为一种高灵敏度、高选择性和高分辨率的分析技术，在地质、环境、生物、医药等领域有着广泛的应用前景。
icp-ms 原理
icp-ms 原理ICP-MS原理ICP-MS是一种基于等离子体质谱技术的分析方法，广泛应用于环境、地质、食品、医药等领域。
它通过将样品原子化和电离，利用质谱仪对离子进行分析，从而获得样品中各种元素的含量信息。
ICP-MS原理的核心是等离子体和质谱仪的相结合。
首先，将样品溶解并转化为气态、液态或固态的形式，然后通过气体进样系统引入进入等离子体。
等离子体是由高频电源产生的高温等离子体火焰，其中包含了大量的离子和自由电子。
在等离子体中，样品分子会经历电子碰撞、化学反应和电离等过程，最终形成离子。
这些离子根据其质量和电荷比率，经过质谱仪中的质量分析器分离并检测。
质谱仪通常采用四级杆质量分析仪，具有高分辨率和高灵敏度。
ICP-MS的核心原理是质谱仪中的磁场和电场的作用。
磁场可以将离子按照其质量-电荷比分离，电场可以将分离好的离子引导到检测器中进行测量。
通过测量离子的强度和时间，可以确定样品中各种元素的含量。
ICP-MS具有很高的灵敏度和选择性。
它可以同时测量多种元素，范围从低至ppq（10^-15）级到高至wt%（百分之几）。
此外，ICP-MS 还具有很高的精确度和准确度，可以满足不同领域对元素含量分析的要求。
ICP-MS的应用非常广泛。
在环境领域，可以用于监测大气、水体、土壤中的重金属和有机污染物；在地质领域，可以用于研究岩石、矿石和地球化学过程；在食品领域，可以用于检测农产品中的营养元素和有害物质；在医药领域，可以用于药物和生物样品的分析。
然而，ICP-MS也存在一些限制。
首先，它需要昂贵的设备和专业的操作技术，不适合于小型实验室或个人使用。
其次，样品的准备过程可能比较复杂，需要特殊的前处理步骤。
最后，由于离子化的过程，ICP-MS只能对溶液或气态样品进行分析，对固态样品的分析存在一定的困难。
总体来说，ICP-MS是一种非常强大和广泛应用的分析技术，可以提供高灵敏度和高选择性的元素分析。
它在许多领域都有重要的应用，对于环境监测、地质研究、食品安全和医药分析等方面起着重要的作用。
LA-ICP-MS在锆石微区微量元素分析中的应用
１ ． ３ ． １ 质谱 调试 首先 ， 采用溶 液雾化 方式 ， 通 过改 变不 同的参数 ，
以代 表全 质 量 范 围 的调 试 液 （ 即包 含 １ ｎ ｇ ／ ｇ的 Ｉ Ｊ ｉ 、 ｃ ｏ 、 “ Ｉ ｎ和。 Ｕ调试液 ） 进 行调 试 ， 使 之信 号最 大 而 变 异 系数 最 小 。然 后 ， 连 接 激 光 系统 ， 剥蚀 Ｎ Ｉ Ｓ Ｔ ６ １ ０
Ｎ ｄ ： Ｙ Ａ Ｇ 固体 激光剥 蚀系统 。Ｉ Ｃ Ｐ—ＭＳ测定 时 ， 雾化
气流速 和 辅助 气 流速 分别 为 ０ ．８ ９ ｍ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ 和 ０ ． ８ ０ ｍ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ， Ｒ Ｆ功 率 １ ４ ０ ０ Ｗ； 数 据 采集 采 用 一 个 质量峰 一点 的跳 峰方 式 ， 除了 ｓ ｉ 的停 留 时间 为 ８ ｍｓ
摘要 ： 采用 Ｕ Ｐ ２ １ ３ Ｎ ｄ ： Ｙ Ａ Ｇ 固体激 光剥蚀 系统和 Ｘ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ２型 Ｉ Ｃ Ｐ—Ｍ Ｓ ， 以Ｎ Ｉ Ｓ Ｔ ６ １ ０为 外标 ， Ｓ ｉ 为 内标 ， 分 析 了３个不 同标准锆 石样 品 Ｇ Ｊ 一１ 、 Ｐ ｌ ｅ ￣ ｏ ｖ ｉ ｃ ｅ和 Ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ中元 素 的组成和 分布 。建立 的
锆石 样 品 中的各元 素含 量都 明显 高于 Ｇ Ｊ 一１和 Ｐ ｌ ｅ ￣ ｏ ｖ ｉ ｃ ｅ样 品 ； ３个锆 石 样 品 的稀 土元 素球 粒 陨石
标准化曲线也显示 了不同的轻重稀土元素分异和 ｃ ｅ 、 Ｅ ｕ的富集异常； 但对 于单一锆石 ， 其配分模 式相 似 ， 这 同时也表 明所 测数据 的 准确性 。 。 关键 词 ：激光 剥蚀 电感耦 合等 离子体 质谱 （ Ｌ Ａ—Ｉ Ｃ Ｐ—Ｍ Ｓ ） ； 锆石； 微 量元 素 ； 原位微 区分 析
laicpms的原理与其在地球科学中的应用整理版.docx
LA-ICP-MS的原理与其在地球科学中的应用一、前言激光剥蚀－等离子体质谱仪( LA-ICP-MS) 是近20 年来迅速发展起来的原位、微区、微量元素分析技术，它的出现得益于现代分析技术以及地球科学的迅猛发展，它主要由两台仪器组成，LA ( laser ablation) 指的是激光设备，ICP-MS ( Inductively Coupled Plasma-mass spectrometer) 指的是成分分子仪器。
从1985年Gray首次将激光剥蚀技术与ICP-MS联用以来，在这20多年来时间内该项技术不论在仪器结构性能还是在分析应用的研究领域均取得了重大进展。
目前LA-ICP-MS 的应用主要集中于地质、环境、生物、材料、工业产品检测等领域，可分析主量、微量、痕量、超痕量元素特别在稀土元素( ＲEEs) 、PGEs、同位素分析等方面具有很大优势。
它具有原位、实时、快速的分析优势以及灵敏度高、检出限低、空间分辨率高、谱线相对简单、多元素同时测定及可提供同位素比值信息的检测能力。
二、原理LA-ICP-MS系统主要由激光剥蚀装置(LA)、电感耦合等离子体源(ICP)和质谱检测器(MS)三大部分所组成。
其中LA对样品进行剥蚀完成取样功能，ICP将形成的样品气溶胶通过高温(约7000 K)等离子体将其离子化，MS作为质量过滤器检测离子。
激光剥蚀装置包括高能量的激光器、光束传输系统、样品池和观测系统。
激光器产生高能激光用于剥蚀样品，分析用的激光器一般分为连续激光器和脉冲式激光器；光束传输系统是由一系列透镜、反射镜组成的一套光学系统，其作用是将激光器产生的高能激光导入到样品表面进行剥蚀；样品池是放置分析样品的地方，可配备精密移动平台用于做元素分布分析，内通载气将激光剥蚀产生的气溶胶带人ICP系统，其通过一根长短、内径适合的Teflon管与ICP的炬管相连；观测系统通常采用CCD摄像头进行观测，用以调整激光器与样品间的距离使样品的分析位置正好处于激光焦点上，同时也可观察激光剥蚀样品的过程。
地球化学LA-ICP-MS元素分析技术
刘勇胜
中国地质大学(武汉)
1
一、LA-ICP-MS简介 二、仪器条件对LA-ICP-MS分析的影响 三、LA-ICP-MS元素分析的校正策略 四、利用LA-ICP-MS分析地质样品 五、LA-ICP-MS分析数据处理
2
一、LA-ICP-MS的组成
脉冲宽度：
“脉冲延续时间”
纳秒(10-9s)激光 皮秒(10-12s)激光 飞秒(10-15s)激光
Perkins et al. (1997, GGR)
激光能量、波长、脉冲频率、脉冲宽度
17
Nist610 Crater Images (193 nm laser, 100 µm)
3 shots
30 shots
(激光束斑、频率、能量密度、载气、辅助气体) +
ICP-MS分析条件
(载气、采样深度、透镜电压、功率、P/A)
高灵敏度、低分馏效应、低氧化物 产率(ThO/Th)和低双电荷产率 (Ca2+/Ca+)
22
Sol-ICP-MS vs LA-ICP-MS
3
激光进样
溶液进样
玻璃密度 3.3mg/cm3
样品稀释2000倍
600 500 400 300
200 100
0
Year
所有学科 地质学 化学 矿物学 光谱学 生物化学 环境科学
考古学
人类学
过去20年间，各学科利用LA-ICP-MS发表的文章，数据来源于ISI Web of Science
6
Gray (1985)率先将ICP-MS与 激光剥蚀系统相结合，开创了 LA-ICP-MS微区分析技术(第一代 ； ICP-MS于1984年出现)
icp-ms原理
icp-ms原理ICP-MS原理。
ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）是一种高灵敏度、高选择性和多元素分析的技术。
它结合了电感耦合等离子体（ICP）和质谱（MS）的优势，广泛应用于地质、环境、生物、医药等领域。
本文将介绍ICP-MS的原理及其在分析中的应用。
1. ICP-MS原理。
ICP-MS的原理基于样品在高温等离子体中被离子化，产生离子束。
这些离子被引入质谱仪中，经过加速和分离，最终被转化为电流信号。
通过测量这些电流信号的大小和数量，可以确定样品中各种元素的含量。
ICP-MS的原理包括以下几个关键步骤：（1）样品进样，样品通过气动雾化器雾化成微小颗粒，并通过氩气进入等离子体。
（2）等离子体生成，氩气在高频电磁场的作用下被电离，形成高温等离子体。
样品中的元素在等离子体中被激发和电离。
（3）离子分离，离子经过加速器和质子分离器，根据其质量/电荷比被分离成不同的轨道。
（4）离子检测，离子依次击中离子检测器，产生电流信号。
信号的大小和数量与样品中元素的含量成正比。
2. ICP-MS在地质领域的应用。
ICP-MS在地质领域的应用广泛，可以用于矿石和岩石中稀有金属元素的分析，如铀、钍、铅等。
通过ICP-MS技术，地质学家可以准确快速地确定矿石的成分和含量，为矿产资源的开发提供重要依据。
此外，ICP-MS还可以用于地球化学勘探、环境地质调查、地质灾害预警等方面，为地质学研究提供了强大的分析工具。
3. ICP-MS在环境领域的应用。
环境中的微量重金属、有机物和无机物对生态系统和人类健康造成严重影响。
ICP-MS可以对水、土壤、大气等环境样品中的微量元素进行准确分析，为环境监测和污染防治提供技术支持。
通过ICP-MS技术，环境科学家可以快速、精确地测定样品中微量元素的含量，发现环境中的污染源和变化趋势，为环境保护和生态修复提供科学依据。
4. ICP-MS在生物领域的应用。
生物样品中的微量元素含量对生物体的生长、发育和健康状态具有重要影响。
la-icp-ms原理
la-icp-ms原理LA-ICP-MS是一种激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析技术，可以用来快速分析样品中元素的分布及浓度。
该技术是将激光束对样品表面进行扫描，将样品表面剥蚀形成微粒，然后将剥蚀后的微粒通过电感耦合等离子体质谱进行分析的一种方法。
LA-ICP-MS原理的基础是激光的光热效应和质谱分析的原理。
在激光束扫描样品表面的过程中，激光束高能量的光子所带来的光热效应会将样品表面的原子或分子挥发成微粒，形成一个微小的穴洞。
这个过程称为激光剥蚀现象。
激光束扫描的速度和剥蚀的深度可以通过调节激光能量和光束直径来控制。
在激光剥蚀的同时，样品中的微粒会被蒸发成气态分子，然后通过提高温度产生温度梯度的方式进入电感耦合等离子体。
在电感耦合等离子体中，微粒被电离成带正电荷的离子，通过质谱仪进行分析。
通过分析离子的质量和分子量，可以确定每个元素的含量和分布。
然而，由于每个元素所带的正电荷的质量不同，因此在离子加速器中的轨道会有所不同。
这就使得不同元素可以在质谱中分开，便于分析不同元素的含量。
LA-ICP-MS技术优点明显。
首先，它可以实现快速、高通量的样品分析，适用于不同类型的样品（如岩石、矿物、生物组织等），并且可以对任何元素进行分析。
其次，它具有高灵敏度、高分辨率和高重复性等特点，可以在微观和宏观水平上分析化合物的分布和浓度。
LA-ICP-MS技术在地质学、地球化学、环境科学、医学和生命科学等领域中有广泛应用。
例如，它可以用来研究矿物资源的分布和含量以及地震和火山等自然灾害的成因。
在医学领域，它可以用于研究病理学和毒理学问题，如研究癌细胞中的铁、钙、铜等元素分布。
总之，LA-ICP-MS技术是一种高效、快速和精确的元素分析方法，具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和改进，它将在众多领域发挥更大的作用。