激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法的研究进展

王铭泽 张子祥

（华北理工大学 矿业工程学院 河北 唐山 063210）

引言

激光烧蚀电感耦合等离子体质谱联用技术（LA-ICP-MS）于1985年由Gary首创[1]。LA-ICP-MS原味分析技术通过直接烧蚀样品，避免了因湿法消解样品所带来的试剂污染和易挥发元素丢失等问题，还消除了因水和酸造成的多原子离子对检测结果的影响，进一步增强了ICP-MS的检测能力。LA-ICP-MS的技术不仅在地球科学微区技术发展中发挥了重要作用，而且在环境科学、生命科学、材料科学、海洋科学等领域也得到应用和发展。

1 LA-ICP-MS分析的影响因素

1.1 分馏效应

元素的分馏效应意味着，在激光烧蚀过程中，不同的离子蒸发是不同的，而在火口壁上的浓度是不同的，这导致不同离子在同一浓度中的不同灵敏度的不同。[1]馏分效应-非化学质量效应在使用LEICP-MS技术进行定量分析时分馏是一个动态过程，在腐蚀它们的粒子的气化、电离和迁移过程中发生的元素分馏机制目前不清楚。[1]。

1.2 基体效应

基体就是被测待检样品元素以外的整个试样。基体可以加强或减弱被测待检物质的信号强度，这种现象叫做基体效应。基体效应是一种非线性干扰，可分为基体组成效应（基体元素种属及丰度的不同）与物理结构效应（如玻璃与晶体）[2]。这个效应是影响LAICP-MS定量分析结果的重要因素之一。怎样最大限度抑制基体效应是LA-ICP-MS分析研究工作的重点和难点。在实际的分析工作中，因为受到第一电离能、元素冷凝温度等多种因素的干扰，并且不能彻底消除基体效应，通常都会使用内标补偿基体效应，以此方式来尽量减小基体效应对分析结果的影响。

1.3 校正方法

LA-ICP-MS技术虽然有其他分析技术所没有的优点，但该技术同样存在着不足之处。激光取样受待检固体样品的分布、物理化学特征等客观条件影响，会影响分析结果的精密度，而且与被测样品匹配的标准物发展缓慢，而所选择的标准物直接影响到分析结果的准确度。基于此，研究者为确保分析结果的精密度与准确度，在使用LA-ICP-MS 分析技术中会根据研究目的及样品性质使用不同的校正方法。本文论述两种常用的校正方法；内标法和外标法。

1.3.1 内标校正法

在LA-ICP-MS定量分析中，内标校正法主要校正因分馏效应和基体效应所产生的的测量偏差。通常选择分布均匀、浓度已知并且分析目标物不存在该元素的元素来作为内标物质。内标校正法不仅可以改善分析数据的精密度和准确度，还可以校正连续分析期间的剥蚀量和激光输入功率的差异[3]。

1.3.2 外标校正法

外表校正法是LA-ICP-MS定量分析最常用的校正方法，该方法以法定参考标准物（CRMs）和实验室自制标准物为基础，使用与样品基质匹配的标准物作外标物进行校准。使用与样品基质匹配的标准物不需要专门校正基体效应引起的偏差，确保了分析结果的准确度。用作外标校正法的标准物主要有5种类型[4]，分别是：

（1）以粉末状基质物质为基础的标准物。

（2）以样品主要基质为基础的合成标准物。

（3）掺杂样品物质的基质匹配的标准物。

（4）标准参考玻璃。

（5）基于LA分析校正的标准物溶液。

2 LA-ICP-MS技术的应用

2.1 地质

在地质研究中，LA-ICP-MS主要被广泛应用于流体和熔融包裹体分析、全岩元素分析和同位素分析以及单矿物原位微区分析等方便。同位素地球化学也广泛应用该技术，例如在同一位置能够同时获得锆石U-Pb同位素和Hf同位素年龄分析的数据。LA-ICP-MS技术与电子探针显微分析结合使用，不仅可以在保证测定结果的精密度的基础上，还能够提高LA-ICP-MS测定结果的准确度。LA-ICP-MS分析技术也被应用到了地质学和矿床学领域，在岩浆热液矿床成矿理论及深部岩浆形成过程等方面也取得了重要成果[5]。

2.2 环境科学

在环境保护领域，污染，特别是重金属，仍然是社会关注的焦点。LA-ICP-MS技术具有这种优势，作为一个简单的准备，他们的小破坏作用，快速的多元素分析和广泛应用于监测环境污染物。然而，在这个领域的研究很少，在这个国家的应用。在国外更为集中。

3 结语

LA-ICP-MS样品的特殊性、专业的数据处理软件的缺乏、与被测样品匹配的标准物发展缓慢、元素分馏效应及基体效应的存在对分析结果的影响等因素都会限制LA-ICP-MS技术的应用与发展。因此，分馏效应的机理、专业数据处理软件的开发以及LA-ICP-MS标准物的制备是今后LA-ICP-MS技术发展的重点任务。现在正在使用的校正方法仍然存在不同程度的缺陷，因此发展更具有时效性的校正方法是LA-ICP-MS技术的研究热点。