探析等離子體質(zhì)譜法在地礦分析中的應(yīng)用

曾明

摘要：應(yīng)用等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定地礦化學(xué)樣品是當(dāng)前的新型分析方法。其中，四級(jí)質(zhì)譜儀的離子源是ICP，同時(shí)ICP的分析器是四極質(zhì)譜計(jì)，其中的ICP具有準(zhǔn)確靈敏的質(zhì)譜分析能力以及同時(shí)進(jìn)行多種元素測(cè)定的功能。和其它相關(guān)技術(shù)對(duì)比，例如中子活化、等離子體光譜以及火花源質(zhì)譜相比較，該方法具有檢出限低、操作簡(jiǎn)單、精密度高、準(zhǔn)確度高、分析快速等特點(diǎn)，具有較大的優(yōu)勢(shì)，值得推廣。

關(guān)鍵詞：等離子;地礦分析;研究

本文對(duì)等離子體制譜的特征進(jìn)行了分析，這種方法能夠測(cè)量痕量雜質(zhì)、定常量元素，并且可以同時(shí)測(cè)定多種元素，即便是元素的濃度相差巨大（八個(gè)數(shù)量級(jí)），還是可以得到良好的結(jié)果。本文通過(guò)實(shí)際例子介紹了這種方法在土壤、礦物、地質(zhì)材料等方面的應(yīng)用狀況。

一、ICP-MS的特征和優(yōu)勢(shì)分析

等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、檢出限低、譜線(xiàn)簡(jiǎn)單、線(xiàn)性范圍廣、可實(shí)現(xiàn)多種元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前分析微量元素最常用的分析方法。

（一）分析速度較快

樣品在通過(guò)霧化器并且進(jìn)入分析系統(tǒng)之后，能夠的數(shù)秒鐘之內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)。使用四極質(zhì)譜替代以往的磁質(zhì)譜計(jì)，可顯著的提升質(zhì)譜計(jì)的平均響應(yīng)速度，可以在一分鐘之內(nèi)完成全譜的記錄，并且給出多達(dá)74中元素的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。同時(shí)因?yàn)镮CP離子化具有很快的速度，所以相關(guān)樣品在進(jìn)入ICP炬之后，就會(huì)發(fā)生離子信號(hào)，每?jī)煞昼娍梢钥梢酝瓿梢粋€(gè)樣品的分析過(guò)程，所以一臺(tái)機(jī)器每天可以進(jìn)行一百多個(gè)樣品的分析[1]。

（二）靈敏度比較高

ICP發(fā)射光譜屬于一種十分靈敏的分析方式。ICP-MS使用性能較強(qiáng)的四極質(zhì)譜計(jì)，這種分析器具有較高的分析精密度以及靈敏度。許多元素都具有比較低的檢出限，大都在1×10-9g/ml，同時(shí)稀土元素、重金屬以及堿金屬的檢出限也比較低。對(duì)于能夠產(chǎn)生氫化物的元素，比如Te， Sb， Pb， Bi， As等，如果使用氫化物產(chǎn)生裝置，能夠有效把相應(yīng)的檢出限降低3個(gè)數(shù)量級(jí)。這種方法能夠有效分析在元素周期表里的七十五中元素，結(jié)果如下：

Co I In Y La Os Ce Pr Nd Tb Ho Tm Lu的檢出限為0.01ppb; Cr Sr Rb Nb Rh Sb Pb Ta Th U Eu Er的檢出限為0.02ppb; Cu Ni V Zr Sn Hf Yb的檢出限為0.03ppb; Mn Ag Te Sm Gd Dy的檢出限為0.04ppb; Ru Tl的檢出限為0.05ppb; W Re Lr Bi Pd Ti Na Li的檢出限為0.06ppb; Cd的檢出限為0.07ppb; B Hg Au Pt Mo Ge Ga Zn Se的檢出限為0.08ppb; Be Al Mg Fe As的檢出限在0.1-0.4ppb之間; K Se Br Si Ca P Cl S F C的檢出限大于1ppb。

（三）分析濃度的范圍大

在以往的巖礦測(cè)試中，往往需要同時(shí)分析超痕量、痕量以及常量等組分，一般來(lái)說(shuō)需要同時(shí)應(yīng)用多種分析方法，使用ICP-MS則能夠獨(dú)立完成以上的工作內(nèi)容。其中包含能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的多功能檢測(cè)儀器，對(duì)于超痕量元素的檢測(cè)，使用具備電子增倍器的檢測(cè)儀器，對(duì)于常量元素的測(cè)量，使用模擬電子放大器[2]。即使相關(guān)的元素濃度變化范圍較大（八個(gè)數(shù)量級(jí)），也可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

二、巖礦測(cè)試中ICP-MS的實(shí)際應(yīng)用

（一）在定量分析中的應(yīng)用

定位分析選用的是同位素稀釋法以及外標(biāo)準(zhǔn)加入法。分析同位素元素比較使用使用同位素稀釋法，這種方法具有一定的準(zhǔn)確性。如果元素的同位素稀釋劑或者但同位素元素的來(lái)源較為困難，可以應(yīng)用外標(biāo)準(zhǔn)加入法。Date使用定量的方法檢測(cè)了SARM-7（地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考物）里含有的貴金屬元素，元素中的Pt測(cè)定使用的是稀釋法。應(yīng)用ICP-MS檢測(cè)SARM-7中含有的貴金屬成分，進(jìn)而得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

（二）測(cè)定同位素

ICP-MS能夠應(yīng)用在地址化學(xué)勘探中，并且快速測(cè)定同位素比。這種方法經(jīng)常被用來(lái)快速測(cè)定同位素比。把這種方法用于檢測(cè)礦物里的含有的Pb同位素，誤差可以控制在±0.1%到±1%之間，利用ICP-MS能夠研究穩(wěn)定同位素示蹤法。

（三）快速進(jìn)行半定量分析

在實(shí)際工作中，由于分析對(duì)象各不相同，所以對(duì)于分析結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度要求也不一樣。根據(jù)巖礦式樣中的特定痕量元素就能夠得出大概的元素含量?？梢詰?yīng)用ICP-MS進(jìn)行掃描，進(jìn)而得出試樣中的大概的組分含量，而且定量分析特定的元素。應(yīng)用快速掃描可以在一分鐘之內(nèi)得到全譜，最終得出七十五種元素相應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度。

快速半定量掃描指的是在試樣中添加含量已知的元素，進(jìn)而計(jì)算出儀器相應(yīng)的靈敏度因子，使用這個(gè)因子來(lái)進(jìn)行元素檢測(cè)結(jié)果校對(duì)。Date等應(yīng)用多功能自動(dòng)轉(zhuǎn)化檢測(cè)器，檢測(cè)了地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考物BCR-1，GSP-1以及G-2中的常量元素，其中大部分元素的檢測(cè)結(jié)果都符合相應(yīng)參考物質(zhì)的預(yù)先給定數(shù)值。

綜上所述，本文對(duì)等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行了研究，這種方法在出現(xiàn)之后幾年中馬上在巖礦領(lǐng)域得到了大范圍的使用。隨著科學(xué)的進(jìn)步和檢測(cè)儀器設(shè)備技術(shù)能力的提升，相信ICP-MS儀器能夠得到普及以以及完善，并且在更多的巖礦測(cè)試中充分發(fā)揮其重要作用。

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