探析等离子体质谱法在地矿分析中的应用

曾明

摘要：应用等离子体质谱法（ICP-MS）测定地矿化学样品是当前的新型分析方法。其中，四级质谱仪的离子源是ICP，同时ICP的分析器是四极质谱计，其中的ICP具有准确灵敏的质谱分析能力以及同时进行多种元素测定的功能。和其它相关技术对比，例如中子活化、等离子体光谱以及火花源质谱相比较，该方法具有检出限低、操作简单、精密度高、准确度高、分析快速等特点，具有较大的优势，值得推广。

关键词：等离子;地矿分析;研究

本文对等离子体制谱的特征进行了分析，这种方法能够测量痕量杂质、定常量元素，并且可以同时测定多种元素，即便是元素的浓度相差巨大（八个数量级），还是可以得到良好的结果。本文通过实际例子介绍了这种方法在土壤、矿物、地质材料等方面的应用状况。

一、ICP-MS的特征和优势分析

等离子体质谱（ICP-MS）具有灵敏度高、准确度高、检出限低、谱线简单、线性范围广、可实现多种元素同时分析等优点，已经成为目前分析微量元素最常用的分析方法。

（一）分析速度较快

样品在通过雾化器并且进入分析系统之后，能够的数秒钟之内达到平衡状态。使用四极质谱替代以往的磁质谱计，可显著的提升质谱计的平均响应速度，可以在一分钟之内完成全谱的记录，并且给出多达74中元素的信号强度数据。同时因为ICP离子化具有很快的速度，所以相关样品在进入ICP炬之后，就会发生离子信号，每两分钟可以可以完成一个样品的分析过程，所以一台机器每天可以进行一百多个样品的分析[1]。

（二）灵敏度比较高

ICP发射光谱属于一种十分灵敏的分析方式。ICP-MS使用性能较强的四极质谱计，这种分析器具有较高的分析精密度以及灵敏度。许多元素都具有比较低的检出限，大都在1×10-9g/ml，同时稀土元素、重金属以及碱金属的检出限也比较低。对于能够产生氢化物的元素，比如Te， Sb， Pb， Bi， As等，如果使用氢化物产生装置，能够有效把相应的检出限降低3个数量级。这种方法能够有效分析在元素周期表里的七十五中元素，结果如下：

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

（三）分析浓度的范围大

在以往的岩矿测试中，往往需要同时分析超痕量、痕量以及常量等组分，一般来说需要同时应用多种分析方法，使用ICP-MS则能够独立完成以上的工作内容。其中包含能够实现自动转换的多功能检测仪器，对于超痕量元素的检测，使用具备电子增倍器的检测仪器，对于常量元素的测量，使用模拟电子放大器[2]。即使相关的元素浓度变化范围较大（八个数量级），也可以得到准确的结果。

二、岩矿测试中ICP-MS的实际应用

（一）在定量分析中的应用

定位分析选用的是同位素稀释法以及外标准加入法。分析同位素元素比较使用使用同位素稀释法，这种方法具有一定的准确性。如果元素的同位素稀释剂或者但同位素元素的来源较为困难，可以应用外标准加入法。Date使用定量的方法检测了SARM-7（地质标准参考物）里含有的贵金属元素，元素中的Pt测定使用的是稀释法。应用ICP-MS检测SARM-7中含有的贵金属成分，进而得出相应的数据。

（二）测定同位素

ICP-MS能够应用在地址化学勘探中，并且快速测定同位素比。这种方法经常被用来快速测定同位素比。把这种方法用于检测矿物里的含有的Pb同位素，误差可以控制在±0.1%到±1%之间，利用ICP-MS能够研究稳定同位素示踪法。

（三）快速进行半定量分析

在实际工作中，由于分析对象各不相同，所以对于分析结构的准确度要求也不一样。根据岩矿式样中的特定痕量元素就能够得出大概的元素含量。可以应用ICP-MS进行扫描，进而得出试样中的大概的组分含量，而且定量分析特定的元素。应用快速扫描可以在一分钟之内得到全谱，最终得出七十五种元素相应的信号强度。

快速半定量扫描指的是在试样中添加含量已知的元素，进而计算出仪器相应的灵敏度因子，使用这个因子来进行元素检测结果校对。Date等应用多功能自动转化检测器，检测了地质标准参考物BCR-1，GSP-1以及G-2中的常量元素，其中大部分元素的检测结果都符合相应参考物质的预先给定数值。

综上所述，本文对等离子体质谱法进行了研究，这种方法在出现之后几年中马上在岩矿领域得到了大范围的使用。随着科学的进步和检测仪器设备技术能力的提升，相信ICP-MS仪器能够得到普及以以及完善，并且在更多的岩矿测试中充分发挥其重要作用。

参考文献：

[1]李金英，姚继军.ICP-MS实践指南[J].质谱学报，2007（2）：44-44.

[2]李冰，尹明.感耦等离子体质谱法进展[J].岩矿测试，1995（04）：75-76.

[3]周丽萍，李中玺.王水提取-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中痕量银、镉、铋[J].分析试验室，2005，24（9）：20-25.

[4]范凡，温宏利，屈文俊，曹亚萍.王水溶样一等离子体质谱法同时测定地质样品中砷锑铋银镉铟. 0254-5357（2009）04-0333-04.