“On Peak Zero”校正在多接收等离子体质谱同位素分析中的原理和应用

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS) 因具有样品通量高、ICP源电离能力强、质量分辨率高等优点,被广泛应用于同位素比值的精确测量。几十年来,标样-样品-标样间插法(SSB)一直用于校正仪器测量过程中的质量歧视,以获得准确的同位素组成结果,但在待测样品含量较低时,测量结果容易受到背景信号的影响。“On Peak Zero”校正将背景信号从总测试信号中扣除,是一种有效的扣除背景干扰的方法,并已得到广泛的应用,但尚没有系统探究这种校正背后的数学原理。本文通过数学推导和近似替代建立了同位素组成受背景信号影响的数学公式,并对不同浓度的Li、S、Fe、Sr、Nd和Pb标准溶液进行实验分析,对运用“On Peak Zero”方法校正这些同位素测试值的数学原理进行了阐述。研究结果表明：目标元素浓度越低,空白溶液的信号强度对待测样品分析准确度的影响越大,而“On Peak Zero”方法可以较好地消除空白溶液对样品测试的影响。本文以实验结果为基础展示了对该数学公式的数据拟合,模拟结果与本文研究的实际实验结果保持一致。该模型很好地解释了背景浓度对同位素测试值的影响,有助于理解“On Peak Zero”校正在多接收等离子体质谱同位素分析中的应用。     

碳酸盐岩样品中镍和钪的电感耦合等离子体质谱分析与干扰校正方法

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)已在碳酸盐岩微量元素测试中得到了广泛应用.然而,采用ICP-MS分析碳酸盐岩中含量较低的Ni(1.6～50.5μg/g)和Sc(0.3～6μg/g)时,信号值会受到高含量CaO(可高达56％)和MgO(可高达21％)的显著干扰,使测试值远高于真实值,从而无法获得准确的待测元素含量....     

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。     

多接收电感耦合等离子体质谱Cu同位素测定中的干扰评估

多接收电感耦合等离子体质谱（MC—ICP—MS）是高精度测定铜同位素的新方法,然而在测定中也可能存在干扰。为此对MC—ICPMS Cu同位素测定中的可能干扰进行了评估。主要包括以下方面的内容：（1）对所用标准物质和试剂进行了纯化,所用标准物质和试剂对Cu同位素的同质异位素干扰可以忽略;（2）运用K和／参数进行了讨论,其中K为样品中的Cu浓度与标准溶液中Cu浓度的比值,f为在一定Cu浓度的标准溶液中干扰信号相对于^63Cu真实信号的比值。理论模拟表明,当K值小于1时,即使在质量为63处的干扰很小,对ε^65 Cu的影响也可能很大;（3）通过对理论模拟结果与实际测定结果的对比,发现对所用的试剂而言质量数为65的干扰可以忽略不计;（4）实际测定结果表明,当样品中Cu的浓度是标样中Cu的浓度的0．5～4倍时,测试获得的样品的ε^65值与其真值在误差范围内一致;（5）对潜在的基质效应重点研究了Fe和Co对Cu同位素测定的影响。实验结果表明,当Fe／Cu〈100,Co／Cu〈7时,Fe,Co不影响Cu同位素比值的测定;（6）10个月的重现性研究结果为ε^65=3．5±1．0（2SD）。该测定值在误差范围内与文献报道的值一致     

用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)测定Cu同位素

用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)测定了Cu同位素,实验研究中MC-ICPMS测定铜同位素组成的仪器质量歧视和同位素分馏校正采用SSB方法(Sample-Standard-Bracketing).本研究主要包括①干扰的评估:同质异位素的影响与浓度效应;②∈65Cu测定的重现性.     

多接收电感耦合等离子体质谱法测定岩石和土壤等国家标准物质的硅同位素组成

随着分析方法的进步和分析精度的提高,硅(Si)同位素被越来越多地应用于地球化学、宇宙化学和环境化学研究中,可以用于示踪壳幔物质循环、俯冲流体的来源,以及制约月球和地外天体的起源与演化等。为确保不同类型样品中硅同位素测量的准确性和不同实验室间数据可以进行对比,需标定一系列标准物质的硅同位素组成。前人工作中已经标定一系列来自美国地质调查局(USGS)的标准物质的硅同位素,为硅同位素的研究奠定了坚实的基础。但由于这些标准物质已经售罄,今后继续开展硅同位素研究面临无标样可用的境况。为了能持续性地用高精度硅同位素数据对相关领域研究提供支持,急需对新的标准物质进行高精度的硅同位素的测量。本文采用氢氧化钠碱熔法消解样品,经化学纯化后,利用多接收电感耦合等离子体质谱法精确测量了30个国家标准物质的硅同位素组成,δ³⁰Si值测试精度优于0.08‰。这些标准物质包括11个火成岩、2个变质岩、2个沉积岩、6个河流和海洋沉积物以及9个土壤,SiO₂含量范围为32.69%～90.36%,覆盖了大部分自然样品的变化范围。在这些标准物质中,河流沉积物GBW07310具有最...     

(LP)MCICPMS方法精确测定液体和固体样品的Sr同位素组成

MCICPMS是近年发展起来的高精度固体同位素分析仪器,利用MCICPMS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.     

MC-ICP-MS高阻放大器校正偏移对同位素测试的影响——以汞同位素为例

增益（Gain）校正有助于消除MC-ICP-MS不同高阻放大器之间的阻值差异,进而提高同位素分析的精度和准确度,但有关Gain的偏移和校正频率对同位素测试的影响和作用原理还缺乏系统认识。本研究结合本实验室Neptune Plus MC-ICP-MS的Gain校正数据,以实际测试的汞同位素数据为例,评估了放大器Gain校正系数偏移对同位素测试的影响。结果显示,当测试标样和样品的校正系数偏移幅度一致时,汞同位素测试结果基本无变化;当偏移幅度存在明显差异且单一放大器校正系数的相对偏移幅度超过–0.070‰～0.058‰时,汞同位素的测试结果大于分析误差。Gain校正系数单日的相对变化幅度（–0.028‰～0.028‰）可保证汞同位素测试结果小于分析误差,但长期的偏移却会导致汞同位素变化远超分析误差。此外,仪器的硬件、温度和真空度等也是Gain校正系数变化的重要影响因素,因此建议定期维护仪器,并每日进行Gain校正,以保证测试结果的稳定和准确。     

多收集器等离子体质谱快速精确测定钕同位素比值

应用多收集器等离子体质谱,采用双分馏系数内部校正法对国际标样Shin-EtsuJN di-1和实验室标样Nd-GIG的143Nd/144Nd比值进行了为期3个月的测量统计,结果分别为0.512121±0.000011(2σ,SD)、0.511531±0.000010(2σ,SD)。采用单分馏系数外部校正法对Nd-GIG标样的测量统计结果为0.511522±0.000008(2σ,SD)。测量结果在分析误差范围内与其推荐值或表面热电离质谱测量值完全一致。对m(Ce)/m(Nd)约为0.10的两份Nd-GIG混合样进行了测量,结果表明,利用多收集器等离子体质谱可直接分析残留铈的样品,其测量结果在误差范围内。     

一步离子交换-多接收电感耦合等离子体质谱法测定高钙生物样品的硼同位素组成

硼是生物样品(牙齿或骨骼)中重要的微量元素,其含量和同位素组成可以指示宿主的食物摄入、迁移和健康信息,因此生物样品中的硼同位素是重要的环境示踪剂。但生物样品中钙含量较高(90%),无法采用常规的硼特效树脂分离流程进行硼同位素的分离富集。本文采用醋酸-醋酸铵缓冲液(pH=6.0)替代以往使用的氨水作为树脂再生溶液,将硼特效树脂吸附硼的pH值从8～9降至6.0,从而避免了富含钙的生物样品在碱性条件下(pH=8～9)容易生成沉淀的难题,只需一步离子交换就能富集生物样品中的硼。样品经分离后其中的硼同位素采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的"标准-样品-标准"交叉法进行测定。结果表明:采用一步离子交换法分离富集,MC-ICP-MS测定生物样品(牙齿)中硼同位素的测试精度小于0.42‰,达到与其他分离和测试方法相同的水平。该方法不仅适用于牙齿和骨骼等高钙生物样品的硼同位素示踪,且为高钙土壤和海洋沉积物样品的分析提供了借鉴。     

电感耦合等离子体质谱法测定高纯铟中铁

建立了基于碰撞/反应池（CCT）技术的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定高纯铟中铁元素的方法。在CCT模式下,有效地消除了如⁴⁰Ar¹⁶O等多原子离子对待测元素的干扰,不分离基体就可直接测定铁。方法检出限为0.06ng/mL,精密度（RSD,n=11）<8%,回收率为94.0%～102.1%。方法与现行的国家标准分析方法相比,操作简便、高效。     

Determination of Scandium, Yttrium and Rare Earth Elements in Rocks by High Resolution Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

The high sensitivity, minimal oxide formation and single internal standard capability of high resolution inductively coupled plasma-mass spectrometry (HR-ICP-MS) is demonstrated in the direct determination of Sc, Y and REE in the international reference materials: basalts (BCR-1, BHVO-1, BIR-1, DNC-1), andesite (AGV-1) andultramafics (UB-N, PCC-1 and DTS-1). Time consuming ion exchange separation or preconcentration were found to be unnecessary. Smooth chondrite normalized plots of the REE in PCC-1 and DTS-1 were obtained in the range 0.8-50 ng g-1 (0.01-0.1x chondrite). Method precision was found to be digestion dependent with an average external repeatability of 2-4% for the basalts, AGV-1 and UB-N, and 10% for PCC-1 and DTS-1. The mass peak due to ⁴⁵Sc was completely resolved from ²⁹Si¹⁶O and ²⁸Si¹⁶O¹H spectral interferences using medium resolution, which casts doubt on the accuracy of Sc determinations using quadrupole ICP-MS. Literature values for Y in rock reference materials were found to be approximately 9% high after HR-ICP-MS and XRF analysis.     

高温高压密闭溶样-电感耦合等离子体质谱法测定荧光粉中的杂质元素

提出了一种采用高温高压密闭溶样快速消解荧光粉晶体的前处理新方法。针对目前常用的稀土氧化物和稀土磷酸盐类、碱土金属铝酸盐类、碱土金属硅酸盐类四大类荧光粉,研究了消解时间、温度、消解溶剂种类和用量4个条件对样品消解程度的影响。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了最佳消解条件下消解的荧光粉中杂质元素Cu、Zn、Cd和Pb的含量。结果表明:稀土氧化物和稀土磷酸盐类荧光粉的最佳消解条件为 2 mL HCl溶剂中120℃下消解3 h;碱土金属铝酸盐类荧光粉的最佳消解条件为2 mL HCl溶剂中160℃下消解6 h;碱土金属硅酸盐类的最佳消解条件为2 mL HCl+0.5 mL HF溶剂中160℃下消解3 h。荧光粉中主要共存元素对所测杂质元素Cu、Zn、Cd和Pb的检测无干扰。该法线性范围宽、检出限低、灵敏度高,是荧光粉晶体中元素检测的较佳方法。     

微波消解-高分辨电感耦合等离子体质谱法测定土壤中8种金属元素

微波消解结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是土壤样品中金属元素测定的常用方法,其前处理可以采用不同的消解体系,但是消解体系对分析结果的准确性影响较大。此外,应用ICP-MS测定某些元素时干扰的存在会影响结果的准确性。基于上述问题,本文优选三个酸体系微波消解溶样,采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)测定土壤样品中8种金属元素(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和U)的含量,对比研究了由不同用量硝酸、盐酸、氢氟酸混合组成的三个酸消解体系对国家土壤标准物质的消解效果,确定了最优前处理方法。结果表明：经国家土壤标准物质验证,采用HR-ICP-MS检测,在不需要干扰校正的情况下,酸体系Ⅰ(6mL硝酸+3mL盐酸+3mL氢氟酸)和酸体系Ⅱ(2mL硝酸+6mL盐酸+1mL氢氟酸)的测定值与标准值相吻合,方法检出限为0.001～0.715μg/g,精密度(RSD,n=6)小于7.0%。从消解情况、准确度和精密度比较,酸体系Ⅰ稍优于酸体系Ⅱ;从酸用量比较,酸体系Ⅱ酸用量最少。两种酸体系的样品处理方法均具有较高的适用性和可靠性,都可用于土壤样品中8种金属元素含量的直接测定。     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钪钇和稀土元素

建立了高分辨电感耦合等离子体质谱法(HR-ICP-MS)测定地球化学样品中钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥的分析方法。样品经氢氟酸-硝酸-硫酸-王水消解,试液直接用HR-ICP-MS测定钪、钇和14种稀土元素。用高分辨模式有效地避免了多原子离子及难熔氧化物离子对待测元素测定的干扰,为钪、钇和14种稀土元素选择了最佳的测定同位素和合适的分辨率;用地球化学标准物质制备的溶液优化仪器工作参数,确定了最佳的仪器测定条件。方法检出限(6σ)为0.003～0.013μg/g(稀释因子为1000),相对标准偏差(RSD,n=12)小于6%。方法经国家一级地球化学标准物质验证,测定值与标准值吻合。     

电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中铜锌铕钆铽的干扰及校正

由于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析不是在封闭的真空系统中进行,在测定过程中,气体、水和酸产生的一些离子都可能进入检测系统,产生干扰,严重影响痕量元素的准确分析。文章采用氢氟酸-硝酸封闭压力酸溶分解样品,ICP-MS法同时测定地质样品中Cu、Zn、Eu、Gd、Tb,研究了Ti、Ba、Ce、Pr、Nd对Cu、Zn、Eu、Gd、Tb的干扰情况。实验选择质量数65Cu、66Zn、153Eu、157Gd、159Tb作为测定同位素,用干扰系数脱机校正法校正分别来自Ti、Ba、Ce、Pr、Nd的氧化物重叠干扰,有效地解决了被干扰元素在测定时数值准确度低的问题。方法检出限(稀释因子1000)为:Cu 0.47μg/g、Zn 0.82μg/g、Eu 0.002μg/g、Gd 0.004μg/g、Tb 0.002μg/g,方法精密度(RSD,n=12)<5%,准确度(RE)<5%。方法用岩石、土壤、水系沉积物国家一级标准物质进行验证,测定值与标准值相符,适用于地质样品中Cu、Zn、Eu、Gd、Tb的测定。     

酸溶分解-电感耦合等离子体质谱内标法测定地质样品中的痕量银

应用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定地质样品中的痕量银时,Zr、Nb、Mo的氧化物以及氢氧化物对银的两个质量数107 Ag和109 Ag造成严重的质谱重叠干扰,导致结果有明显的偏差.针对此问题,本文基于107 Ag的质谱干扰相对单一,只有90 Zr16 OH+和91 Zr16 O+对107 Ag产生干扰,在I...     

非稀释剂法电感耦合等离子体质谱测定磷灰石中铀钍钐同位素的含量

准确测定238U、232Th、147Sm同位素含量是磷灰石(U-Th)/He同位素定年方法的关键。本文建立了非稀释剂法电感耦合等离子体质谱测定磷灰石中238U、232Th和147Sm同位素含量的测定流程。该方法假定样品中的238 U、232 Th和147 Sm同位素丰度与其自然丰度是一致的,根据238 U、232 Th和147 Sm同位素的自然丰度和测得的样品中总的U、Th和Sm的含量得到样品中238U、232Th和147Sm同位素的含量。对国内玄武岩标准物质和(U-Th)/He定年法的年龄标准物质Durango磷灰石进行了总U、Th、Sm含量的测试,验证流程的可行性,结果表明玄武岩标准物质的测定值与标准值在误差范围内一致,经计算得到该磷灰石的(U-Th)/He年龄为30.0 Ma,与文献获得的该磷灰石(U-Th)/He年龄(31.02±1.01)Ma(1σ)在误差范围内一致,表明本文建立的238U、232Th和147Sm同位素含量的测定流程是可行的。对于没有稀释剂的实验室,该方法简单适用,值得推广应用。     

Pressurised Extraction Using Dilute Ammonia: A Simple Method for Determination of Iodine in Soil, Sediment and Biological Samples by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

A simple sample treatment method for the accurate and precise determination of iodine in soil, sediment and biological samples by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) is described. Iodine in samples was extracted in screw top PTFE-lined stainless steel bombs using a 10% v/v ammonia solution at 185 C for 18 hours (overnight), after which the extract was introduced into the ICP-MS for direct measurement. ¹²⁶Te was employed as the internal standard to compensate for matrix effects and instrument drift. The limit of detection (LOD, three times the standard deviation of the procedural blank solution, expressed as the concentration in the sample solution) was 0.003 ng ml-^-1. The limit of quantitation (LOQ, ten times the standard deviation of the procedural blank solution, expressed as the concentration in the solid samples, dilution factor DF = 100) was 0.01 μg g-^-1 (dry mass). The accuracy and precision of the method were demonstrated by analysing different Chinese geological certified reference materials (soils, stream sediments and a hair sample). The measured concentrations were in a good agreement with the certified values indicating that bias in the method was not significant. The precision (n = 10) for different concentrations ranged from 1.82% to 4.32% RSD. Comparison of the ammonia extraction procedure with a "sintering" method indicated that there was no significant difference in results obtained with the two methods for geological soil and stream sediment samples. However, for biological samples, such as hair, kelp, tea etc., the results obtained by the sintering method were far below those of the ammonia extraction method. The ammonia extraction has advantages, as it is simpler than the "sintering" method, and has a lower procedural blank, better detection limits and reproducibility. Due to the simplicity of the method, a high rate of sample throughput is possible.     

Recommended Values of 239Pu, 240Pu and 239+240Pu Concentrations in Reference Material IAEA-315 (Marine Sediment) Estimated by Thermal Ionisation Mass Spectrometry, Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry and Alpha Spectrometry

The recommended concentrations of ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu and ^239+240Pu in reference material IAEA‐315 (marine sediment) were estimated by three analytical methods: isotope dilution thermal ionisation mass spectrometry (TIMS), isotope dilution inductively coupled plasma‐mass spectrometry (ICP‐MS) and alpha spectrometry. The determination of ²³⁹Pu and ²⁴⁰Pu (^239+240Pu by alpha spectrometry) was carried out with samples from randomly selected bottles using each method. Plutonium‐238 was also measured by alpha spectrometry. A plutonium‐242 reference material was used as a spike for the quantitative analysis. The influence of ²⁴²Pu in the samples was therefore calculated; however, this contribution was less than the range of uncertainty and did not influence the final results. The obtained data were statistically analysed using variance component analysis and paired comparison. The combined standard uncertainties from “method/measurement”, “bottle” and “sub‐sample” were in the order of 3 to 6%. The main contributions to the uncertainty were from the material heterogeneity and from systematic differences between methods. Based on this study with twenty‐seven analyses using 10–14 g sample mass, concentrations of (38 ± 3) Bq kg^?1, (28 ± 3) Bq kg^?1 and (66 ± 4) Bq kg^?1 are proposed as recommended values for ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu and ^239+240Pu, respectively, and (9.5 ± 0.4) Bq kg^?1 for ²³⁸Pu as an information value in reference material IAEA‐315. In mass concentration units, these amount to (16.4 ± 1.2) ng kg^?1, (3.3 ± 0.4) ng kg^?1 and (0.015 ± 0.003) ng kg^?1 for ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu and ²³⁸Pu, respectively. The certified reference materials NIST 4350B and NIST 4354 were also analysed by TIMS for quality assurance of the method used in this study.