電感耦合等離子體質譜技術及其在地質樣品中的應用

曹三勇

重慶市地勘局川東南地質大隊 重慶 400000

電感耦合等離子體質譜技術，是聯合質譜技術、感耦等離子技術，屬于新型分析技術。上世紀八十年代，我國引入并適應電感耦合等離子體質譜儀器，注重研究儀器的元素測定結果，技術原理與方法等?，F階段，國內多數實驗室測量痕量、超痕量元素中，多采用電感耦合等離子體質譜技術。在實際應用中，電感耦合等離子體質譜技術應用范圍持續擴大，不僅體現在地質科學研究中，同時應用到環境、冶金、醫學、半導體、生物醫學等領域。

1 電感耦合等離子體質譜技術原理

電感耦合等離子體質譜技術，離子源為電感耦合等離子體，通過質譜計，對無機多元素分析技術進行檢測，被分析樣品采用水溶液氣溶膠方式，可以進入到氬氣流內，通過大氣壓的氬等離子體中心，采用射頻能量激發方式，借助等離子體高溫效果，促使樣品去溶劑化、電力、汽化解離。等離子體通過不同壓力區，可以進入到真空系統內，按照質荷比，分離正離子。通過檢測器，能夠將離子轉換為電子脈沖，采用積分方式，對線路計數進行測量。比較分析現有標準、參考物質，能夠定量分析樣品痕量元素。

電感耦合等離子體質譜技術，通過解救技術，可以結合質譜儀、離子源的優勢，比如干擾少、掃描快、靈敏度高等，可以形成同位素、元素分析技術。該項技術具備多種優勢，例如線性范圍寬、測定元素多、檢出限低，可以擴大應用范圍，屬于強大的痕量超痕量無機元素分析法。

2 技術干擾與克服方法

在電感耦合等離子體質譜技術中，主要受到質譜干擾、非質譜干擾。針對前者，涉及到多原子離子干擾，同量異位素重疊干擾、難熔氧化物干擾、雙電荷離子干擾。對于后者，包括高鹽量所致物理效應、抑制增強效應等。

在電感耦合等離子體質譜技術應用中，提出新型質譜干擾措施?，F階段，處理質譜干擾，不僅包含以上儀器條件，還需要在測定之前，對干擾元素進行分離處理，數字校正法，冷等離子體技術、動態碰撞技術、反應池技術。

非質譜干擾，被稱為基體效應，干擾效應非常復雜，不同基體元素，都會影響待測元素，所產生的影響程度差異大。當待測元素質量數較低時，則會受到基體效應影響。當基體元素質量數較大時，會產生明顯基體效應。基體效應、儀器透鏡系統，具備顯著關聯性?；w干擾效應，能夠對儀器工作參數進行調節，通過標準加入技術、內標法、樣品引入技術，可以消除基體效應，同時可以分離痕量元素。

3 地質樣品分析中的技術應用

3.1 貴金屬元素分析 貴金屬涉及到鉑、銀、金等元素，質量范圍比較大，可以采用電感耦合等離子體質譜技術檢測。然而在地質樣品中，鉑、金元素含量少，且鉑元素分布不均勻。所以，實驗室多應用密閉溶樣、提純、分離、富集等方式處理，之后借助電感耦合等離子體質譜技術檢測，具備準確檢測結果。

3.2 稀土元素分析 稀土元素涉及到16種，通過電感耦合等離子體質譜技術，發揮出譜線簡單、靈敏度高、檢出限低等優勢，可以準確檢測痕量稀土元素。

3.3 常規微量元素分析 在地質樣品中，注重分析常規微量元素，屬于重要檢測內容。部分學者研究中，采用密閉罐消解、電熱板消解方式，做好土壤樣品前處理。按照加標回收試驗、標準物質實驗，結果顯示，當消解方法不同時，可以有效檢測土壤不同礦質元素。因此在某地區土壤樣品礦質元素檢測中的應用顯著。國內學者分析了微波消解、電感耦合等離子體質譜技術，將其應用到沉積物、土壤樣品檢測中。還有部分學者，采用電感耦合等離子體質譜技術，對沉積物、土壤、巖石內的元素進行檢測，例如銅、鎳、錳、鋰等。

3.4 非金屬元素分析 在巖石、水系沉積物、土壤中，碘、溴屬于重要指標元素。部分學者采用電感耦合等離子體質譜技術，對溶液內碘、溴元素進行檢測，檢出限低，測定現象范圍寬，且準確度非常高。

硒元素會直接影響人類健康，因此被廣泛應用到環境地球化學、生物化學等領域。國外學者，采用電感耦合等離子體質譜技術，對巖石樣品的硒元素豐度比進行檢測，通過巰基棉技術，將樣品內的硒元素進行分離。在技術應用中，安裝氫氣發生器，再次純化分離樣品。還有學者通過八極桿碰撞室方法，對沉積物內部硒元素進行測量，同時分析稀土元素雙電荷離子，對硒元素比對測量的影響。

在植物生產中，磷屬于重要礦物質元素，有效磷可以表示土壤中的磷吸收量，現已成為農業化驗室的常規化驗項目。我國學者采用標準技術，對石灰性土壤內部有效磷進行測定，方法檢出限為0.085μg/g。

3.5 同位素比值分析 在測量同位素時，應用電感耦合等離子體質譜技術的效果顯著，能夠加快測量速度、檢出限低、靈敏度高，在裂變產物同位素測量、生命科學、地質學、地球環境化學中，都開始廣泛應用電感耦合等離子體質譜技術，檢測同位素物質。在近幾年發展中，逐漸改進優化了四級桿儀器，并且出現質量分析器，例如碰撞反應池技術、多接收器磁扇形技術、飛行時間等離子質譜儀，明顯改善了同位素分析精密度。相比于二次電離質譜、熱電離源質譜技術，可以全面提升競爭力。

按照相關學者研究顯示，分析高強不相容元素、中等不相容元素的巖石樣品中，中等不相容元素同位素，可以通過多接收等離子體質譜分析法。對于高強不相容元素地質樣品，采用分組試驗方式，明確同位素比值和元素含量比值的關系曲線。國內學者，采用電感耦合等離子體質譜技術，精確測量釹同位素，采用平行地質樣品分析顯示，電感耦合等離子體質譜技術，可以并且釹同位素測定精確度，相比于熱電離質譜法，電感耦合等離子體質譜技術能夠獲得高精度數據，同時可以縮短分析時間，顯著提升應用效率。

4 結束語

綜上所述，電感耦合等離子體質譜技術，可以有效測定痕量超痕量元素，有效作用于同位素比值分析中。對于電感耦合等離子體質譜技術而言，可以聯合使用激光剝蝕技術、多形態分離技術，在分析元素微區原位時，應用前景廣闊。