地球科学测试技术课件 第四章 LA-ICP-MS
一、LA-ICPMS锆石U-Pb测年技术
U-Th-Pb法定年的主要矿物
开展其它单矿物测年最大的制约因素：匹配的国际标准
锆石的主要应用
最常见副矿物，广泛存在于不同地质体中，抗风化能力强。 U-Pb：最理想的测年对象 Hf：HfO2高达 % ，Hf同位素示踪 O： ZrSiO4,锆石O同位素示踪 Ti：锆石Ti温度计 Y和REE：判断寄主岩石的类型（岩浆锆石），可以指示 锆石的形成环境（变质锆石）。 Ce3+/Ce4+：氧逸度计 锆石——地学研究最重要的矿物 Zirconology(锆石学)
6
LA-ICP-MS能够作什么？
• • • • • • • 同位素比值分析（精度低） 元素含量分析（主、微量） 整体分析(低空间分辨率， 剥蚀直径0. 1 ～4mm， 剥蚀量为1 μg ～0. 1g) 微区分析（高空间分辨， 剥蚀直径1 ～100 μm， 剥蚀量为1pg ～1μg) 空间分辨分析（高、低空间分辨） 深度分析 扫面分析（Mapping）
残留的锆石核形状不规则， 与环带有熔蚀边，
打点时要避 开裂隙和包 体
可能是古老的核
可能不是古老的核
岩浆锆石一般都打环带比较好的边部，如果有核，核部年龄代表 岩浆结晶前残留基底的时代，边部年龄代表岩浆结晶的年龄。 打点时绝对禁止核边混合
锆石CL图像特征
对于碎屑锆石，要多打不同类 • 较规则的外形 型的锆石 • CL较亮，无分带、弱分带或斑杂状分带 • 重结晶区域常常切割岩浆环带、无明显界限
LA-ICPMS锆石U-Pb测年技术
主要内容
一、 LA-ICP-MS介绍 二、锆石U-Pb年代学 三、激光剥蚀样品制备（靶） 四、激光剥蚀数据处理
一、 LA-ICP-MS介绍
LA-ICPMS是什么
• 激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪——Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry（缩写为LA-ICPMS） • 基本原理：将激光微束聚焦于样品表面使之熔蚀 气化,由载气将样品微粒送入等离子体中电离,再经 质谱系统进行质量过滤,最后用接收器分别检测不 同质荷比的离子。
LA-MC-ICPMS (Laser Ablation multi-collector inductively la-mc-icpms(激光烧蚀多接收器电感-PPT资料18
150.0
145.0
±<1 ‰
d234U (‰)
140.0
135.0
TIMS - LSCE
MC-ICPMS Oxford
130.0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Présentation DSM – 15/01/2019
L’instrumentation LA-MC-ICPMS nous apportera :
Volcanologie (Rb/Sr, Sm/Nd, Lu/Hf, U-Th/Pb, 7Li/6Li): Reconstitution de l’histoire éruptive et du fonctionnement des systèmes volcaniques et magmatiques.
Age (ans)
0
5000
10000
15000
0
MD01-2454G
Rockall Bank
750m
50
Profondeur (cm)
100
150
Robinson et al.
2019
200
corail
250
300
De Haas et al. 2019
Microanalyse haute résolution
Traceurs radioactifs de la circulation océanique
Ralentissement de la circulation profonde !
Holocene
McManus et al. (Collaboration dans le cadre d’une Thèse LSCE-WHOI) Nature 2019
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。
ICP-MSPPT课件
四、ICP-MS的应用
1、 高纯稀土氧化物分析
高纯稀土通常是指纯度高于99．99％的稀土金属 或化合物，它主要应用于光、电、磁等功能材料，这 些材料对高纯稀土的纯度有极严格的要求，允许其中 金属杂质的含量在μg/g级甚至更低。
在高纯稀土纯度较差的情况下，轻稀土基体产生 的氧化物和氢氧化物将会对相应质量的重稀土杂质产 生质谱重叠干扰，从而影响测定结果。这种氧化物和 氢氧化物离子相对单电荷离子的比值(干扰程度)与干 扰物性质、干扰物含量以及仪器操作参数密切相关。 目前有关ICP—MS对高纯稀土材料的分析研究主要集 中于质谱干扰、基体效应以及如何降低或消除上述两 种干扰等方面。
11
1.2 基体效应及其解决措施
尹明等研究发现，当溶液中存在1mg/mL的稀土基体 时，会对其他稀土元素信号普遍存在着30％-40％的抑制 效应，其中钇甚至出现高达50％的抑制效应。采用逐级 稀释法，观察信号强度与基体浓度之间的线性关系，可 有效地得出基体效应存在的条件。随着分析样品中基体 浓度的增加，其中待测元素的浓度也相应线性增加。如 无基体效应存在，则二者应保持线性关系，但当基体浓 度增大到一定值时，就会产生基体效应，导致这种线性 关系不能成立。
7
2、ICP-MS技术概况
ICP-MS的主要特点首先是灵敏度高，背景低；计数 率一般可达数万（/ 秒·10-9），背景计数非常低（在中 高质量处，计数率一般只有0.χ-χ）。大部分元素的检 出限在0.000χ- 0.00χng/mL 范围内，比ICP-AES普遍 低约2到3个数量级，因此可以实现痕量和超痕量元素测 定。
3
二、仪器分析在现代岩矿分析中的应用
现在，岩矿分析正处于分析测试技术发展的 黄金时期，由于以ICP—MS、ICP—AES、XRF技术 为主的痕量多元素分析配套方法的广泛应用，使 得岩矿分析测试水平达到史无前例的高度，地质 工作也因为岩矿分析测试水平的提高而对分析结 果的质量提出更严格的要求。根据中地调发[2007] 220号文“补充规定”的给出了分析方法配套方案， 以电感耦合等离子体光谱法和X射线荧光光谱法为 主体的分析配套方案可分析Ba、Be、Co、Cu、Fe、 La、Li、Mn、Ni、Sr、V、Zn十二个元素。
LA-ICP-MS直接定量测定细粒岩石中的微量元素
LA-ICP-MS直接定量测定细粒岩石中的微量元素
李明;胡兆初;刘勇胜;高山
【期刊名称】《分析化学》
【年(卷),期】2009(37)A01
【摘要】地球化学中的全岩分析通常包括复杂费时的样品处理过程，而这些过程往往易引入污染或造成原组分的损失或被稀释。
LA-ICP—MS是测定微量元素和同位素的有力工具，已经被用于全岩分析，但所使用的样品多为粉末压饼和熔融玻璃。
这种方法大为简化了样品处理过程，但仍然需要多步处理和使用添加剂。
对样品直接进行LA-ICP-MS分析可以避免繁琐的样品处理，
【总页数】1页(P96)
【作者】李明;胡兆初;刘勇胜;高山
【作者单位】中国地质大学武汉地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】P584
【相关文献】
1.江西朱溪铜钨矿细粒花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究[J], 王先广;刘战庆;刘善宝;王成辉;刘建光;万浩章;陈国华;张树德;刘小林
2.ICP-MS直接定量分析细粒岩石中的微量金属元素 [J], 李洁
-ICP-MS直接定量测定细粒岩石中的微量元素 [J], 李明;胡兆初;刘勇胜;高山
4.柴北缘构造带深部岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及微量元素研究:对全吉地
块基底演化的启示 [J], 刘一珉;任收麦;郭天旭;王浩;周志;王胜建;丁海生
5.无助熔剂熔融制样LA-ICP-MS法测定铀矿勘查岩石样品中的难溶微量元素 [J], 李黎;郭冬发;刘瑞萍;李伯平;崔建勇;谢胜凯;张良圣;王娅楠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用
为质量歧视校正系数4M为实际测量比值4E为真实 比值8为同位素质量数 采用!@B %XY!@@ %X\?>@$"^ 对 %X同 位素比值进行指数归一化质量歧视校正采用!@$ /K Y!@" /K \ !>$^"@C对 /K 同位素比值进行指数归一化质量歧视校正 由于锆 石 中!@W -+ Y!@@ %X比 值 通 常 小 于 ?>??" 因 此 锆 石 中 !@W %X的同质异位素的干扰主要来自!@W /K 在锆石激光剥蚀 过程中直接测定 /K 信号计算出 /K 值然后用剥蚀过程中 /K 的平均值来进行干扰校正 .3H+a00,; %3F0E0"??^ U+ (% -.> "??W0
的虚拟放大器技术分析器同时采集完一组数据后软件自动依次更换其后的放大器电路采集b组数据后各放大器电路与原分析器恢复一致该技术可有效地消除因各法拉第杯接收器的增益不同所造成的同位素比值误差提高同位素比值测定的精该测定值与文献报道的值在误差范围内完全一致p7dgg
!???S?^WB Y"??@ Y?"$!? S"^B^S?C 30%- A(%,).)8&0- 9&#&0-#岩石学报
激光剥蚀系统能够产生 "!$,M的紫外激光经过激光匀 化将能量聚焦在样品表面激光剥蚀光斑的直径可在 !? ` !^?M之间调节 激光的输出能量可以调节最大实际输出 功率可达 $^*YIM"
图 !#六个月内 *8RC@^ 溶液测试情况 O39>!#4)J+GEJ7X%X3J7E7Q3I0,0GLJ3JX7F*8RC@^ ;+F3,9J3e M7,ENJ
LA-ICP-MS
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ， Ｅ ｎ ｓ ｈ ｉ ４ ４ ５ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ａ ｂ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ ｐ ｌ ａ ｓ ｍ ａ ｍａ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ（ Ｌ Ａ— Ｉ Ｃ Ｐ— ＭＳ ）ｈ ｙ ｐ ｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｅ
质、 材料 、 冶金 、 考古、 医药和生物等领域． 除 了分析仪 器的硬软件研 究外， 校正分析 方略研 究一 直是 Ｌ Ａ — Ｉ Ｃ Ｐ — ＭＳ元 素作 图成像分析 中的重 中之重 ， 尤其是标 样的合 理 制备和使 用． 就 以上各 方面做 出详 细的述 评 ， 明确 Ｌ Ａ— Ｉ Ｃ Ｐ — Ｍ Ｓ 联 用分析技术的 未来发展 方向． 关键 词 ： Ｌ Ａ — Ｉ Ｃ Ｐ — ＭＳ ； 校 正策略 ； 元素作 图 ； 标样 制备
ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｗａ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ，ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ，ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ， ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ， ａ ｎ ｄ ｍｅ ｄｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ｏ ｍｉ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ：ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ，ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ａ ｍｏ ｄ ｅ ｍ ａ ｎｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｆ ｕ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｔ ｏ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｍａ ｐ ｐｉ ｎｇ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ． Ａｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｕ ｒ ｇ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ ｏｒ ｆ Ｌ Ａ—Ｉ ＣＰ—ＭＳ ｂ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｉ ｎ ｇ ｈａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｔ ｆ ｗａ ｒ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ， ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ． Ｔ ｈｅ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ａ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ＬＡ—Ｉ ＣＰ—ＭＳ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ － ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｏｒ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｄ ｅ ｒ ｓ ． Ｔｈｅ ｆ ｕ ｔ ｕｒ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ＬＡ—Ｉ ＣＰ—ＭＳ ｈ ｙ ｐ ｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｅ ａ ｎ － ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑ ｕ ｅ ｗｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ｏ ｏ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： Ｉ Ａ —Ｉ ＣＰ—ＭＳ； ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ； ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍａ ｐ ｐｉ ｎ ｇ； ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｎ ｄａ ｒ ｄ ｓ
激光烧蚀系统(LA)和电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)简介讲解
激光烧蚀系统（LA）和电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS）简介
仪器名称：激光烧蚀系统（Laser ablation，简写为LA）
型号：GeoLasPro
生产厂家：美国Coherent Inc
主要技术指标：激光器为ArF193nm紫外准分子激光器，单脉冲能量20mJ以上；脉冲频率20Hz以上。
经光学系统匀光和聚焦，能量密度可达50J/cm2，剥蚀坑直径可设置为4、8、16、24、32、44、60、90和120µm。
功能及用途：该仪器和等离子质谱仪联用，主要用于固体微区微量元素原位分析、微区原位锆石U-Pb定年及单个流体包裹体成分研究等，在地球科学、环境科学、材料科学、生命科学、海洋科学等领域都有广泛的应用。
仪器名称：等离子体质谱仪（ICPMS）
型号：Agilent 7500
生产厂家：美国安捷伦科技有限公司
主要技术指标：该仪器为美国Agilent公司最新一代Agilent 7500cx等离子体质谱仪，可完成样品中常量-微量-痕量等多数量级的多元素含量分析，具有分析检出限低、精密度好、准确度高、分析速度快并能进行同位素分析的特点，是当今世界最为先进的分析技术之一，被广泛的应用于科学研究的各个领域。
功能及用途：该仪器主要用于各种地质样品中微量元素分析，在环境、半导体、医学、生物、冶金、石油、核材料等领域也有广泛应用。
ICPMS和激光剥蚀系统联用，主要用于锆石原位U-Pb定年以及矿物微区微量元素分析。
LA-ICP-MS
表面 。⑧ 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 １ ６ ｓ 后 连 续 剥 蚀 样 品上 的 点 位 ４ ５ ｓ ， 接 着使 用 氦 气对样 品进 行 １ ４ ｓ 的 清洗 ， 控 制样 品 的分析 时
的信号测 量 ， 应 用低分辨 模式提升 灵敏度 。
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 玻璃 片 （ 德 国标 准物 质 Ａ Ｔ ＨＯ — Ｇ） 与 天然锆 石样 品 ， 通 过检测 数 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 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 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 ，
地球科学测试技术课件 第四章 MC-ICP-MS
离子交换树脂(Ion exchange resins)
离子交换反应发生在离子交换树脂上的具有可交换离 子的活性基团上。离子交换树脂是以高分子聚合物为骨架， 反应引入活性基团构成。高分子聚合物以苯乙烯-二乙烯苯 共聚物小球常见，可引入各种特性的活性基团，使之具有选 择性。
Resin-SO3H（氢型）树脂的酸性最强，其 Resin-SO3 Na （钠型）比氢型稳定，商品常为钠型，使用前用酸淋洗 转型（再生）。阴离子交换树脂的Cl型稳定。
多接收器(法拉第杯）
影响同位素比值分析的因素
主要因素有：
质量歧视、质量标尺漂移、背景和 污染、检测器死时间、基体效应等。 其中最主要的因素是质量歧视效应、 同位素比值漂移和基体效应。
质量歧视
仪器对不同质量的离子所产生 的响应不同，这种系统误差称为质 量歧视。
ICP-MS中的质量歧视效应源自离子传输效率和空 间电荷效应，其中空间电荷效应被认为是最重要因 素。相对重元素来说，空间电荷效应对轻元素的影 响大一些（受离子排斥偏转最严重），这也是轻元 素灵敏度偏低的原因。
离子交换树脂
离子交换反应
离子交换分离法是通过试样离子在离子交换剂（固相）和淋洗液（液 相）之间的分配（离子交换）而达到分离的方法。分配过程是一离子交换 反应过程。
阳离子交换反应： Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na + 阴离子交换反应： Resin-N(CH3) 3OH + Cl- = N(CH3) 3 Cl + OH+ Resin-N(CH3) 3 Cl + OH- = N(CH3) 3 OH + Cl -
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)
LA-ICP-MS数据处理步骤_修改
中国科学院地质与地球物理研究所LA-ICP MS数据处理步骤MC-LA-ICP MS实验室修改自西北大学大陆动力学国家重点实验室2008.01.01第三步进行信号的选择，处理数据。
1对照作样纪录，将每一个样品放至同一个文件夹，将数据分成若干个文件夹，以样品号命名。
2 在桌面上找到如下图标，双击运行。
3 弹出“Gliter”，点击“Isotope ratios”3 弹出4。
单击File——>Load Data找到所要处理的数据的文件夹，双击该文件夹5 弹出一个提示，点击确定6 弹出Standards，7 在Reference Material下选91500 U/Pb standard zircon8 (1)点击Multiple dwells，然后单击Set Dwell Times，会出现一个对话框，修改在每个元素（峰）上设置的Dwell time，锆石U/Pb测年设置的Dwell time一般Ｐｂ为15ms，U,Th 为１０ｍｓ其它元素为６ｍｓ，修改完后Accept注：修改Dwell time时，用鼠标双击每一个元素Dwell time所对应的条框，然后输入相对应的值，切记输入后按Enter；9 对照你作样时Excel的记录表，选中91500，然后Accept，每选中一个91500样品的序号前就会自动加一个“*”号注：如果记录错误，或选错91500那麽后面的步骤将很难进行，或数据有明显的错误10 单击Window——>Options，需要选两个地方（1）Select Std Yield Ration Interpolation ——> Linear Fit to ratios(2)Select Signal Marker mode——>All analyses markersindependent注：这一步非常关键，否则处理数据可能会有问题11 选择信号Window——>Review Signal Selection12 弹出Review Signal Selection对话框，这时最好打开两个Review Signal Selection，一个为Count/sec;一个为Isotope rations，注：比值选最平的那一段，同时要注意观察Counts信号13 Glitter提供了一个可供观察的协和图（比较粗略）。
LA-ICP-MS锆石年代学数据处理
优点：样品制备简单，低空白，分析时间<3分钟）。
ICP-MS Data Cal
ICP-MS Data Cal 是LA-ICP-MS数 据处理的专用软件，主要包括微量元 素组成，U-Th-Pb同位素，Pb同位素 以及Hf同位素等数据的处理。
Isoplot 软件
1，各元素背景值峰值的检查
2，检查锆石点的有效区间
3，先锆石标样（91500），后所测的锆石样品
报告中比较重要的部分
锆石U-Pb协和曲线
锆石年龄直方分布图
锆石U-Pb平均年龄
锆石U-Pb年代学最终结果
谢谢大家！
包括 文件
ICP-MS CAL 数据处理的界面 NISTDATA SRM 610 ：人造硅酸盐玻璃标样
91500：锆石标样，年龄在1062±4Ma GJ-1：锆石标样，年龄在603 ±3Ma
各个元素 背景值 各种U、 Pb比值
年龄数据 U-Pb协和图 锆石稀土特征
1，检查各元素背景值的峰值 2，检查锆石点的有效区间 3，先调整锆石标样（91500），然后调整所测的锆石样品
LA-ICP-MS锆石年代学 数据处理
报 告 人：蒋 幸 福 指导老师： 彭 松 柏 教授 Kusky T M教授
时间：2012年03月03日
提 纲
1）LA-ICP-MS技术介绍
2）ICP-MS Data Cal软件 3）isoplot软件
LA-ICP-MS在锆石U-Pb同位素定年中的应用
谢谢！！
LA-ICP-MS在锆石U-Pb同位 素定年中的应用
LOGO
样品和设备简介 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年样品的制备 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测试过程 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年数据处理 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年数据解释
一 、样品和设备介绍
LOGO
-ICP-MS
LOGO
样品和设备介绍 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年样品的制备 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测试过程
LA-ICP-MS锆石U-Pb定年数据处理 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年数据解释
三、LA-ICP-MS在锆石U-Pb定年测试过程LOGO
1.年龄的测定
在测试样品时，将制好的靶置于剥蚀池中。 高能量的激光使样品被轰击部分剥蚀并高温蒸发。 由于样品是放在密封的样品室中的，样品室有一 个进气孔，一个出气孔。 这样，蒸发的样品将被 不断流通的气体（He，Ar气等）运送，通过管道 带至等离子炬管中电离，再通过透镜系统，由四 极杆质谱进行同位素的测量 。
锆石广泛存在于各类岩石中富含u和th低普通pb非常高的矿物稳定性以及封闭温度高等特征使得锆石upb定年成为同位素年代学研究中最常用和最有效的方法之logologolaicpms锆石upb定年测试过程laicpms锆石upb定年数据处理laicpms锆石upb定年数据解释样品和设备介绍laicpms锆石upb定年样品的制备logo1锆石的挑选一般先机械性粉碎样品至80目进行重力分选利用矿物介电分选仪进行磁选然后经重液分选最后在双目镜下把锆石颗粒挑选出来
D.L. chen对中国西北部的柴登的变质锆石的LA-ICP-MS定年数 据处理如下
LOGO
LOGO
LOGO
2021现代仪器分析实验课ICPMS介绍PPT优秀资料
离子检测器
离子检测器
通道式电子倍增器是ICP-MS仪器中最常用的离子检测器。 一端具有锥形开口的玻璃管，没有分立的打拿级。管和锥的内壁 均涂有氧化铅半导体涂层。当将一个电压跨接在管子的两端时， 在管子内部存在一连续的电压梯度。
在一个离子撞击到检测器口的内壁时，在收集器上将产生一 个含有多达108个电子的不连续脉冲。
质谱干扰—同量异位素干扰
质谱干扰—多原子离子干扰
由两个或更多的原子结合而成的短寿命的复合离子，如 ArO＋。
在实际工作中。“多原子”或“加合物”离子干扰比元 素的同量异位素重叠干扰更为严重。
多原子离子峰明显地存在于82 m/z以下。 多原子离子的形成取决于多种因素： 酸和样品基体的性质 离子提取的几何位置 等离子体及雾化系统的操作参数
样品激发所需要的；
• 将样品快速完全地引入到一个有足够滞留时间的环境。
ICP做为质谱计的离子源主要由以下部分组成： 雾化器、雾室、炬管、高频感应线圈 在质谱计中，ICP炬管水平安装，除此之外和AES中没什么 区别 。
离子源—雾化器
玻璃同心气动雾化器
离子源—雾化器
离子源—气溶胶
试样经雾化器后形成气溶胶，气溶胶由直径大小不等的 微小液滴组成，气动雾化器所产生的气溶胶的粒径具有高度 的分散性 。
当两个元素的同位素具有相同质量时就存在同量异位素干 扰。
一般而论，具有奇数质量的同位素不受质谱重叠干扰，而 具有偶数质量的许多同位素则相反。在m/z=36以下，不存在同 量异位素峰干扰。
同量异位素重叠干扰除了来自样品基体或溶样酸中的元素 外，还有一些来自等离子体用的Ar气以及液Ar中的杂质，如Kr ，Xe等。
ZHEJIANG UNIVERSITY
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。
激光剥蚀等离子体质谱法(LA-ICP-MS)简述
激光剥蚀等离子体质谱法(LA-ICP-MS)简述
王栋
【期刊名称】《国外测井技术》
【年(卷),期】2018(39)6
【摘要】激光剥蚀等离子体质谱法(LA-ICP-MS)又称自电感耦合等离子体质谱分析法,从1985年首次使用以来,该方法受到地质学家的青睐,迅速发展并在地质年代学研究中得到普及,现在已经成为地质年代学中不可或缺的分析工具.本文从样品的预处理、测定过程及优缺点几方面进行简要的论述.
【总页数】2页(P49-50)
【作者】王栋
【作者单位】西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室
【正文语种】中文
【相关文献】
1.冷等离子体激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定钢铁中14种元素 [J], 金献忠;陈建国;张建波
2.单个流体包裹体元素化学组成分析新技术——激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS) [J], 胡圣虹;胡兆初;刘勇胜;罗彦;林守麟;高山
3.基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的锆石微区U-Pb精确定年[J], 李朝鹏;郑德文;王英;庞建章;肖霖;李又娟
4.激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中15种微量元素 [J], 王小龙;李曼;陆翌欣;胡锐;李小佳
5.激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)定量分析小麦籽粒锌元素的空间分布 [J], 王云霞;杨连新;W.J.Horst
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
地球科学测试技术课件 第四章 MC-ICP-MS
换样品前，一定要记得清洗样品勺，防止交叉污 染。
溶样过程
针对不同岩性的样品，根据不同的测试需要 选用不同的溶样方法：
硅酸盐样品：一般用4:1的浓HF+浓HNO3溶解； 硫化物样品：用1:1的浓HNO3+HCl溶解； 溶解至少需要120oC一周以上，直到完全溶解；
碰撞反应池ICP-MS：该技术的引入，减少了离子能力扩散， 改善了离子传输效率，使同位素比值测定的灵敏度和精密度 有所改善。
多接收器ICP-MS(MC-ICP-MS)：该仪器使同位素比值测定精 密度有了实质性的突破，目前已成为真正的高精度同位素分 析仪器。MC-ICP-MS结合了等离子体的高电离效率和多接收 器磁场质谱仪高精度测量同位素的优点，在同位素研究中具 有巨大的潜力。等离子体的离子化效率比TIMS 高一个数量级 左右，许多TIMS无法测定或难以测定的高电离能元素，利用 MC-ICP-MS都可以精确测定其同位素组成，而且ICP-MS可 以方便地与激光系统联用，直接进行固体样品微区分析，可 以同时测定多种元素的同位素，因而显著地提高工作效率。
黄会清等，2008
四 同位素比值分析应用
铅同位素比值分析的应用研究较多。 Barbaste等（2001）采样ICP-MS测定酒中Pb同位 素比值，以此鉴别不同酒的产地。所测定的20个 不同产地的酒，Pb含量范围在7~140μg/L之间。 酒中Pb有两个主要来源，即葡萄作物生长的土壤 和人为因素。酒中Pb的来源可以通过Pb的同位素 比值分析鉴别。Pb同位素比值信息对于鉴别名酒 的假冒品及一般假货的预防非常有用。 Barbaste 等（2002）还测定了酒中87Sr/86Sr的同位素比值， 该比值同样可以反映葡萄园地域的差异性，由此 作为鉴别酒的产地和真伪。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）单色性好。即光波的谱线变化宽度小。普通光源的光是从构成该 光源的为数极多的原子或分子发射的光波合成的。
Intensity / counts s-1
108 107 106 105 104 103
7Li 23Na 27Al 29Si 42Ca 60Ni 90Zr 165Ho 208Pb 232Th 238U
102 0
20
40
60
80
100 120 140
Time / s
60 m, 4 Hz, 4 J cm-2, 5 ns pulse length, Helium, PE Elan 6000
激光剥蚀电感耦合等离子体 质谱（LA-ICP-MS） -矿物微量元素分析
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
中国地质大学（武汉）国家重点实验室 LA-ICP-MS分室
Excimer Laser
Agilent 7500a ICP-MS
90Zr
165Ho
105
208Pb
232Th
238U
104
Intensity / counts s-1
NIST SRM 612
108 107 106 105 104 103 102
0
193nm
20
40
60Leabharlann 80100 120 140
Time / s
7Li 23Na 27Al 29Si 42Ca 60Ni 90Zr 165Ho 208Pb 232Th 238U
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。
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。
Pulse widthb
Nd:YAG
1064 nm
3-20 ns (Q-switched)
Nd:YRuAby G 掺Nd3+离子作6为94 n活m 性介质的钇铝
石榴子石棒 红外波长 Nd:YAG Nd:YAG
二倍频 四倍频
532 nm 266 nm
3-20 ns (Q-switched) 3-20 ns (Q-switched)
Intensity / counts s-1
108 107 106 105 104
7Li 23Na 27Al 29Si 42Ca 60Ni 90Zr 165Ho 208Pb 232Th 238U
103
102 0
20
40
60
80
100 120 140
Time / s
60 m, 4 Hz, 4 J cm-2, 5 ns pulse length, Helium, PE Elan 6000
四 元素分馏效应
NIST610， 500ppm After Gunther et al. (1998)
完美状态的LA-ICPMS 分析流程
激光束
Ideal scenario in LA-ICP-OES/MS …
产生的气溶 胶颗粒
Sample
无任何分馏 激光剥蚀期间
无质量损失
从剥蚀腔到等离子 体
Particle size distribution
Guillong M, Horn I, and Günther D (2003) J Anal At Spectrom 18:1224-1230 Horn I, Günther D, and Guillong M (2003) Spectrochim Acta B 58:1837-1846
Intensity / counts s-1
ArF: 193 nm
Excimer Laser Ablation System
观察系统
激光发生器
光路
激光剥蚀系统五个特点
1、多型样品台 2、双室样品室 3、定位精确的找样系统 4、 Squid信号匀化装置 5、全自动的激光设置
1、多型样品台
3个不同形状的样品座可以适应不同形状和大 小的样品材料，主要适用于普通锆石定年 靶和岩石薄片靶。
如白光的波长为0.40—0.76微米，单色光如黄光的波长为0.60— 0.57微米。目前单色性最好的普通光源86Kr灯，波长变化宽度为0.0047 埃。而激光的单色性大为提高，如氦氖气体激光器的波长变化宽度仅 为1*10-7埃，其单色性比氪灯要好上万倍。
（3）方向性好。普通光是向所有方向发射的，激光正是 靠发射方向上的集中，实现定向发射。因此，激光是指向 性相当好的平行光。
good for transport good to avoid losses good for atomization
.
Atoms Ions
全部被等离子化 在等离子体处气溶胶
1000000 100000
10000 1000
100
开启激光
开气 空体 白
区间
样品
表面
剥蚀
信息
有效积分 数据区间
关闭激光
停
10
1 0 9 19 28 37 47 56 66 75 84 94 103 112 122 时 间, s
图3-17 激光数据采集及处理方法示意图
NIST SRM 612 – 266nm
108 107 106 105 104 103 102
0
266nm
20
40
60
80
100 120 140
Time / s
7Li 23Na 27Al 29Si 42Ca 60Ni 90Zr 165Ho 208Pb 232Th 238U
108
213nm
7Li
23Na
107
27Al
29Si
42Ca
106
60Ni
Intensity / counts s-1
103
102 0
20
40
60
80
100 120 140
Time / s
60 m, 4 Hz, 4 J cm-2, 5 ns pulse length, Helium, PE Elan 6000
Guillong M, Horn I, and Günther D (2003) J Anal At Spectrom 18:1224-1230 Horn I, Günther D, and Guillong M (2003) Spectrochim Acta B 58:1837-1846
Nd:YAG固体激光器（1064nm）：
二倍频（532 nm）
钕钇铝石榴子石激光器
三倍频（355 nm）
四倍频（266 nm）
五倍频（213 nm）
Excimer Deep UV（准分子深紫外激光 器(ELA): ArF (193nm)
Typical Laser Wavelengths
固体激光器
Wavelengtha
LA-ICP-MS的优势
特点：
整体分析，全分析 微区分析 主、微、痕量元素浓度 同位素成分 制样简单 高灵敏度 低背景 谱图简单 低检出限
应用领域：
单矿物分析 玻璃分析 指纹分析 法庭判断分析 宝石分析 生物样品分析 土壤和沉积物分析 流体包裹体分析 深度剖面分析 凝胶分析 钢铁、合金、陶瓷等分析 合成及天然样品的成分不均
一性分析
......
Limits of detection
100
10
0.1
0.01
0.001
1
Ele me nt
Limit of detection / ppm
Li Be
B Na Mg Al
P k Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Rb Sr Y Zr Nb Mo Ag Cd In Sn Sb Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Au Tl Pb Bi Th U
Crate r size : 24m,
Repetition rate: 8 Hz
Major methods of microanalysis
Electron microprobe（EMP）：>0.1% Ion probe including SHRIMP、Cameca： Expensive and slow LA-ICP-MS: Less expensive, fast
KrF
Excimer
ArF
Excimer
F2
308 nm 248 nm 193 nm 157 nm
10- 25 ns 10- 25 ns 10- 25 ns 10- 25 ns
D. Günther, B. Hattendorf, TrAC (2005), 24(3), 255-265.
信号强度, cps
2、双室样品室
嵌套式的双室激光剥蚀腔，外部方形大样品 室，内部烟斗型的聚焦样品室使得采集样 品迅速带离样品室送入检测系统，减少了 样品的分馏和交叉污染。