LA-ICP-MS法在硅酸鹽礦物元素測定中應用的價值

楊明靈 石永春（河北省地質礦產勘查開發局第四地質大隊，河北承德 067000）

LA-ICP-MS法在硅酸鹽礦物元素測定中應用的價值

楊明靈 石永春（河北省地質礦產勘查開發局第四地質大隊，河北承德 067000）

LA-ICP-MS法是激光剝蝕—電感耦合等離子體質譜法的簡稱，是一種微區元素和同位元素分析技術，本文利用LA-ICP-MS對德國標準物質ATHO-G和未知鋯石樣品進行分析得知，此種方法診斷的準確度和靈敏度高，效果顯著，在硅酸鹽礦物元素測定中應用價值顯著。

LA-ICP-MS法；硅酸鹽礦物元素；應用價值

LA-ICP-MS法雖然在地質礦物樣品的多元素分析中顯示出較大的優勢，但是其基體效應與分析物質存在采集和傳輸的變化，需要有效的校準機制進行補償。常采用的校準方法是外標與內標結合的方法，通過在樣品中加入固有元素作為內標，根據內標元素的含量計算，完成對樣品的微區分析。外標與基體結合的方法在硅酸鹽礦物中的應用，能夠對其中的多種微量元素進行定量分析，但是此種方法需要采用其他微區分析技術或者對已知基本樣品根據化學計量學推算所選擇的內標元素的含量。而本文不采用內標法，直接采用外標—基本歸一結合方法對硅酸鹽類巖石礦物中的主、次、痕量元素進行測定，以分析此種方法在硅鹽酸類礦物元素測定的價值。

1 LA-ICP-MS技術及基體歸一方法原理分析

1.1 LA-ICP-MS技術原理：LA-ICP-MS法的原理是在樣品表面聚集激光束并使樣品表明產生熔蝕氣化，通過He、Ar等載氣將樣品的氣溶膠送到等離子體中進行電離，使用質譜系統完成對樣品的質量的過濾操作，使用接收器區別檢測出具有不同質荷比的離子［1-2］。

1.2 基體歸一方法原理：基體歸一方法具體操作方法為：直接采用外標法得到樣品中待測元素的濃度以及所有主含量元素的濃度，然后再將主含量元素氧化物加和后進行100%歸一，求出變化幅度系數K’，最后對外標法結果進行校正，得到待測元素的最終分析結果。采用基體歸一法最大的優點主要為避免預先采用其他微區分析技術對未知樣品中內標元素進行定量。

2 實驗部分

2.1 儀器選擇

選擇等離子體質譜儀（美國熱電公司生產，型號：iCAP Qc），此儀器具有較高分辨率與靈敏度，能夠與磁、電結合，還能與激光剝蝕技術一起使用，完成對激光固體的采樣操作，選擇激光剝蝕系統（New Wave公司生產，型號：UV213），此儀器為213nm Nd：YAG的固體激光，具有改善傳輸過程和分析靈敏度的功能，能夠在研究樣品上打出平底的坑穴。

2.2 方法

實驗具體步驟為：①調試等離子體質譜儀的工作參數；②將合成硅酸鹽熔融玻璃片作為外標標準物質，完成對天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片與天然鋯石樣品的處理，使用環氧樹脂固定樣品，完成對樣品表面的拋光操作并使用酒精棉擦拭樣品表面。③激光剝蝕：調試激光束斑的參數，完成對激光采樣操作，在此過程中先遮擋激光束16s后連續剝蝕樣品上的點位45s，接著使用氦氣對樣品進行14s的清洗，控制樣品的分析時間為75s。④ICP-MS測量與分析：在激光點燃時即開始ICPMS的信號測量，應用低分辨模式提升靈敏度。

2.3 結果

使用基體歸一的校準方式分析天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片（德國標準物質ATHO-G）與天然鋯石樣品，通過檢測數據進行分析結果顯示，內標法與基體歸一法對天然硅酸巖石流紋巖熔融玻璃片與天然鋯石的分析結果具有較高的符合度。常見硅酸巖中元素Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O等項目的RE（%）和RSD（%）均符合要求。

3 LA-ICP-MS法在硅酸鹽礦物元素測定中應用的價值

LA-ICP-MS中的基體歸一定量技術在硅酸鹽微區多元素分析中的應用，其分析結果的準確度與加和元素的完整程度具有較大關系，完全加和元素對分析結果存在的相對誤差極小［3-4］。此方法在陰離子測定中具有較高的難度，主要因為C、S、Cl等陰離子具有較高的含水性，使用氧化物加和與歸一過程容易造成分析誤差；在硅酸鹽的主量元素中，因Mn、Fe、Zr、Si、Na、Al、P、K、Ti等元素都屬于較輕的元素，應用氧化物加和不成重元素的變化存在一定的局限性，但是與單元素內標法相比，具有顯著優勢。礦物樣品微區原位元素濃度的三維變化對地質學家而言有著重要意義，LA-ICP-MS法具有提供三維信息的功能，應用激光進行點位的垂直向下剝蝕，能夠得到這個點位的垂直分布信息。對于垂直分布非均勻的基體元素，應用逐點校正氧化物加和能夠得到較準確的元素垂直分布信息。基體歸一法在水平方向的掃描中的應用，不存在內標法中內標元素變化的可能性。

綜上所述，應用LA-ICP-MS法對硅酸鹽礦物元素進行定量分析，同時結合基體氧化物加和與歸一方法完成對分析的校準，能夠提高元素空間分布測定的敏感度，準確測定出硅酸鹽礦物質中的主、次量元素的含量。

［1］陳春飛，劉先國，胡兆初.LA-ICP-MS微區原位準確分析含水硅酸鹽礦物主量和微量元素

［2］.地球科學（中國地質大學學報），2014，（05）：525-536.

［3］袁繼海，詹秀春，孫冬陽.激光剝蝕電感耦合等離子體質譜分析硅酸鹽礦物基體效應的研究［J］.分析化學（IF 0.769），2011，（10）：1582-1588.