CN114235940A - 一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,属于化学分析技术领域。所述分析方法的步骤包括:利用碱性介质作为液体样品和B同位素参考标准溶液的基体进行激光剥蚀,得到样品气溶胶;或者对固体样品和以碱性介质为基体的B同位素参考标准溶液进行激光剥蚀,得到样品气溶胶;再通过载气将样品气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。该方法对液体样品做B同位素分析时,无须对目标分析物进行分离纯化,并可克服严重的B同位素记忆效应;同时B同位素的参考标准溶液被证明可用作对固体样品做B原位微区同位素分析时的校正外标。
Description
技术领域
本发明涉及化学分析技术领域,特别涉及一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法。
背景技术
众所周知,激光剥蚀(LA)联用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)是一种强大的同位素分析技术,已被应用于各种固体样品的多种同位素体系测试。但该技术却几乎未被应用于液体样品的同位素分析,即使是在一些采用LA-MC-ICP-MS对液体样品进行分析的研究中,学者们也倾向于预先将其通过加热、冷冻等方式转化为固体物质。对于液体样品的MC-ICP-MS分析,溶液雾化是最为普遍的进样方式。在此传统方法中,往往都需要对样品进行分离纯化以将目标分析物与基体分离开来,以求降低同质异位素、多原子离子及基体效应对测试的干扰。分离纯化流程通常需要消耗大量的化学试剂和容器耗材(如:超纯水、酸试剂、离心管、树脂和色谱柱等),繁复的操作不仅耗时费力,且存在污染和同位素分馏的风险。毫无疑问,如果在面向液体样品的同位素分析时,分离纯化不再是必选项,那么这会是一个非常具有吸引力的特征,在大幅提升测试效率的同时,也可使测试方法变得更为绿色环保。
硼(B)是一种在地球上广泛分布的轻质量元素,其在自然界中显著的同位素分馏(高达90‰)具有重要的指示意义。高精度的B同位素测试方法主要包括热电离质谱(TIMS)和MC-ICP-MS,相比而言,MC-ICP-MS的分析效率更高。和其他所有的同位素体系一样,在对液体样品中的B同位素进行分析时,样品基体需要处于一种较为纯净的状态,即没有其他的杂质离子。据文献报道,仅100ng·mL-1钙离子就能对B同位素组成的测试值造成-1‰的偏差;当标准溶液中被掺入1/100海水的主量杂质元素时(100μg·mL-1Na,10μg·mL-1Mg,5μgmL-1K,5μgmL-1Ca,200μgmL-1Cl),B同位素的测试值会出现高达-7‰的偏差。在实际样品中,为了去除这些杂质离子,通常可采用色谱柱分离或微升华/蒸馏的方式对B进行纯化提取,前者是一个漫长且复杂的过程,需要消耗大量危险且特殊的化学试剂;后者所涉及的试剂相对简单但受制于样品的装载量(通常为~50μL),且在一些情况下容易面临同位素分馏的风险。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法。采用该方法对液体样品做B同位素分析时,无须对目标分析物进行分离纯化,并可克服严重的B同位素记忆效应;同时B同位素的参考标准溶液被证明可用作对固体样品做B原位微区同位素分析时的校正外标。相比于传统的溶液雾化MC-ICP-MS分析方法,该方法更为简单、灵活、高效且绿色环保。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
本发明技术方案之一:提供一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,包括以下步骤:
S1:利用碱性介质作为液体样品和B同位素参考标准溶液的基体;
S2:将S1调整后的液体样品和B同位素参考标准溶液分别注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;
S3:利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶;
S4:通过载气将所述样品气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。
采用本发明的技术方案,无须对液体样品中的目标分析物进行色谱分离与基体纯化。本发明采用的激光剥蚀由于摒除了雾化器和雾室的使用,与样品气溶胶的接触面比之雾化进样法大幅降低,因此采用激光剥蚀联用MC-ICP-MS进行B同位素分析极有可能获得非常高效的冲洗行为,对B同位素进行分析时,其冲洗时间可缩短至15s。
传统方法中,为了对仪器的质量歧视进行有效的校正,样品中B的浓度和酸度被要求与标样匹配到20%以内,以免测试结果出现偏差。另外,困扰B同位素分析的一个重大难点在于极为严重的记忆效应,尤其是当B在酸性环境中主要以B(OH)3的形式存在时,其极强的挥发性使得B倾向于黏附在进样系统的内表面,从而导致样品的分析信号很难被清洗至背景水平,采用传统的石英同心雾化器+双通道雾室进样装置,并以2%硝酸作为洗液时,将B的分析信号降低至背景水平需要至少20min,十分耗时。
本发明所用的激光剥蚀联用四极杆ICP-MS在进行元素含量分析时,相比于传统的溶液雾化进样,采用激光剥蚀的方式引入液体样品可以极大地提升仪器对样品基体的耐受性,因而,采用激光剥蚀进样法有极大的潜力可将液体样品的同位素分析工作从严苛的分离纯化流程中解放出来。
优选地,所述碱性介质为5%(v/v)的氨水。
本发明以碱性介质作为待分析样品的基体,有利于增强B同位素分析时的灵敏度;采用5%(v/v)氨水作为介质相比于采用传统的采用2%(v/v)硝酸作为介质,可获得7~9倍的灵敏度增强。
优选地,所述液体样品包括标准溶液、天然液态样品或固体样品的消解液。
优选地,所述B同位素参考标准溶液为NIST 951a标准溶液。
优选地,S2中液体样品和B同位素参考标准溶液的注入量分别与样品靶的容积相同;通常为15~150μL;S2中样品靶材质为Teflon。
优选地,S3中利用激光剥蚀样品时,典型的激光剥蚀参数为60μm,10Hz,但可根据对信号大小需求的不同,进行调整。
优选地,S4中的载气为氦气,S4中计算样品的同位素值采用的校正方法为样品标样间插(standard-sample bracketing,SSB)法。
本发明技术方案之二:提供一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,包括以下步骤:
S1:将固体样品制成固体靶;再利用碱性介质作为B同位素参考标准溶液的基体;
S2:将S1所述固体靶置于激光剥蚀池中;将S1调整后的B同位素参考标准溶液注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;
S3:利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶;
S4:通过载气将所述样品气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。
优选地,所述固体靶的制备步骤包括:将所述固体样品用环氧树脂固定,得到固体靶。
优选地,所述固体样品的粒径为0.05~5mm。
本发明的有益技术效果如下:
1)采用激光剥蚀作为液体样品的引入方法可提升MC-ICP-MS对液体样品的基体耐受性,使得分离纯化不再是对液体样品做B同位素分析时必不可少的前处理流程;相比于现有方法,试剂的消耗量大幅度缩减,劳动力和时间成本均显著降低、且可减少污染和分馏的风险。
2)克服了采用MC-ICP-MS对液体样品做B同位素分析时严重的记忆效应,冲洗时间降至15s。相比于现有技术中100~1200s的冲洗时间,时间缩短了1~2个数量级;进一步提升样品的测试速率,降低液体样品同位素测试的能耗。
3)通过将溶液调整为碱性介质,B同位素的分析灵敏度可以获得提升。例如,相比于传统的2%(v/v)硝酸介质,具有相同B浓度的样品在采用5%(v/v)氨水作为介质时,其信号强度可获得7~9倍的提升(参见图3)。
4)通过LA-MC-ICP-MS,B同位素标准溶液被证明可用作对固体样品做原位微区分析时的校正外标,这可为其他一些缺乏固体同位素参考物质的同位素体系提供参考物质选择的新方向。
附图说明
图1为本发明采用激光剥蚀联用MC-ICP-MS对液体样品进行硼同位素分析的流程图。
图2为本发明采用激光剥蚀联用MC-ICP-MS对固体样品进行硼同位素分析的流程图。
图3为各实施例中固体靶、液体样品和同位素参考标准溶液在激光剥蚀池中的放置示意图。
图4为实施例8中5%(v/v)氨水介质和2%(v/v)硝酸介质中11B的分析信号。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式,该详细说明不应认为是对本发明的限制,而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式,并非用于限制本发明。
另外,对于本发明中的数值范围,应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值,以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明,否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料,但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
本发明所选用的试剂和标准物质来源为:
超纯水(美国密理博公司,Millipore-Simplicity个人型超纯水系统,出水电阻率18.2MΩ·cm);
硝酸(分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司,经过二次亚沸蒸馏提纯,金属-氧化物-半导体专用高纯级,即MOS级);
氨水(色谱纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);
氟化铵(分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);
B同位素标准NIST 951a(硼酸,美国国家标准与技术研究院)
B同位素参考标样:IAEA-B2和IAEA-B3(地下水),IAEA-B4(电气石),IAEA-B6(黑曜石),IAEA-B8(粘土);
电气石IMR-RB1(产自中国山东一花岗伟晶岩);
合成硅酸盐玻璃标样NIST 610和NIST 612(美国国家标准与技术研究院)。
本发明所使用的仪器为:
多接收电感耦合等离子体质谱(NEPTUNEPlus,美国Thermo Fisher Scientific公司);
257nm飞秒激光剥蚀系统(NWR-Femto,美国ESL公司)。
本发明的实施例提供了一种采用激光剥蚀联用MC-ICP-MS对液体样品进行B同位素分析的方法,包括如下步骤:
步骤S1,取液体样品,将其调整为碱性介质;其中,液体样品可以是标准溶液、天然液体(如地下水)或固体粉末样品的消解产物中的任一种;标准溶液的浓度可视样品的浓度进行灵活配制。
步骤S2,参考图3,将液体样品和B同位素参考标准溶液分别注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;其中所需液体样品的体积为微升级别(15-150μL),要求填充量与样品靶的容积保持一致,即填充至液面与样品靶口平齐。
步骤S3,利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶。其中激光的常用剥蚀参数为60μm,10Hz,但可根据对信号大小需求的不同,进行调整。
步骤S4,通过载气将气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。其中分析序列为“标样,样品,标样,……”,即采用样品标样间插(standard-sample bracketing,SSB)法对仪器的漂移及质量歧视进行校正。
本发明的实施例还提供了另一种采用激光剥蚀联用MC-ICP-MS对固体样品进行B同位素分析的方法,包括如下步骤:
步骤S1,将粒径为0.05~5mm的固体样品颗粒用环氧树脂固定在直径25mm的圆环内并抛光以露出光滑的玻璃平面,制成固体靶;取B同位素参考标准溶液,将其调整为碱性介质;标准溶液的浓度可视样品的浓度进行灵活配制。
步骤S2,参考图3,将固体靶移入激光剥蚀池;将B同位素参考标准溶液注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;其中所需液体样品的体积为微升级别(15-150μL),要求填充量与样品靶的容积保持一致,即填充至液面与样品靶口平齐。
步骤S3,利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶。其中激光的常用剥蚀参数为60μm,10Hz,但可根据对信号大小需求的不同,进行调整。
步骤S4,通过载气将气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。其中分析序列为“标样,样品,标样,……”,即采用样品标样间插(standard-sample bracketing,SSB)法对仪器的漂移及质量歧视进行校正。
实施例1
本实施例测定的对象为地下水标样IAEA-B2中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:取1mL地下水样品IAEA-B2,滴加50μL浓氨水,即调配成5%(v/v)氨水介质基体;将B同位素标准NIST 951a配制成2μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,各取60μL地下水样品和标准溶液NIST 951a注入不同的样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,30Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,IAEA-B2,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对IAEA-B2执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对δ11B进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品IAEA-B2之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例2
本实施例测定的对象为地下水标样IAEA-B3中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:取1mL地下水样品IAEA-B3,滴加50μL浓氨水,即调配成5%(v/v)氨水介质基体;将B同位素标准NIST 951a配制成10μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,各取60μL地下水样品和标准溶液NIST 951a注入不同的样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,10Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,IAEA-B3,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对IAEA-B3执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品IAEA-B3之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例3
本实施例测定的对象为黑曜石标样IAEA-B6中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:预先称取50mg黑曜石粉末样品IAEA-B6采用氟化氢铵消解法进行消解,然后将消解产物用5%(v/v)氨水进行定容至5g,取上清液用作样品测试;将B同位素标准NIST951a配制成2μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,分别取60μL该样品的上清液和标准溶液NIST 951a注入不同的样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,30Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,IAEA-B6,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对IAEA-B6执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品IAEA-B6之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例4
本实施例测定的对象为粘土标样IAEA-B8中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:预先称取50mg粘土粉末样品IAEA-B8采用氟化氢铵消解法进行消解,然后将消解产物用5%(v/v)氨水进行定容至5g,取上清液用作样品测试;将B同位素标准NIST951a配制成2μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,分别取60μL该样品的上清液和标准溶液NIST 951a注入不同的样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,30Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,IAEA-B8,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对IAEA-B8执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品IAEA-B8之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例5
本实施例测定的对象为电气石IAEA-B4中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:将电气石IAEA-B4的小颗粒(0.05-5mm)用环氧树脂固定在直径25mm的圆环内并抛光以露出光滑的矿物平面,制成固体靶;将B同位素标准NIST 951a配制成20μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,将该固体靶置于剥蚀池内;取60μL标准溶液NIST 951a注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,5Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,IAEA-B4,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对IAEA-B4执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品IAEA-B4之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例6
本实施例测定的对象为硅酸盐玻璃NIST 610中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:将硅酸盐玻璃NIST 610的小颗粒(0.05-5mm)用环氧树脂固定在直径25mm的圆环内并抛光以露出光滑的玻璃平面,制成固体靶;将B同位素标准NIST 951a配制成10μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,将该固体靶置于剥蚀池内;取60μL标准溶液NIST 951a注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,10Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,NIST 610,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对NIST 610执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品NIST 610之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
实施例7
本实施例测定的对象为硅酸盐玻璃NIST 612中的B同位素,校正外标为NIST 951a溶液,具体包括以下步骤:
步骤S1:将硅酸盐玻璃NIST 612的小颗粒(0.05-5mm)用环氧树脂固定在直径25mm的圆环内并抛光以露出光滑的玻璃平面,制成固体靶;将B同位素标准NIST 951a配制成2μg·mL-1,5%(v/v)氨水介质基体。
步骤S2,参见图3,将该固体靶置于剥蚀池内;取60μL标准溶液NIST 951a注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,30Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B同位素测定比值。
其中S3-S4的执行依从SSB校正策略按照分析序列“NIST 951a,NIST 610,NIST951a,…”进行,即先对NIST 951a执行S3-S4,再对NIST 612执行步骤S3-S4,之后再对NIST951a执行S3-S4,照此循环。根据下式对B同位素值进行计算:
其中(11B/10B)NIST 951a的值为在样品NIST 612之前和之后测得的两个NIST 951a的11B/10B平均值,所得B同位素的测试结果及其参考值见表1。
表1国际B同位素参考物质的δ11B测试结果及其参考值
从表1中可以看出,依照本发明的技术方案,对国际B同位素参考物质的δ11B测试结果与其参考值基本相同,表明本发明所公开的测定方法具有极高的准确性。
此外,对于固体样品的微区原位同位素分析来说,固体同位素参考物质的缺乏一直是所面临的一个难题,因为自然界的固体物质普遍具有不均一性,而通过合成法去制备一种元素和同位素都足够均一的固体标准物质也并不容易。然而根据本发明的技术方案,可以将具有理想均一性的标准溶液作为外标物质,应用于固体样品原位微区分析时的校正外标,可为那些缺乏固体参考物质的同位素体系提供新的外标选择。
实施例8
具体包括以下步骤:
步骤S1,在分析天平上,往两个定容瓶中各移入1g的NIST 951a母液(1000μgmL-1),分别用5%(v/v)氨水介质和2%(v/v)硝酸介质定容成100g,即得到含量同为10μgmL-1,基体分别为5%(v/v)氨水介质和2%(v/v)硝酸介质的B溶液各一份。
步骤S2,参见图2,分别取这两种溶液60μL注入不同的样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池。
步骤S3,采用60μm,10Hz对样品靶进行剥蚀,获得样品气溶胶。
步骤S4,将样品气溶胶传输至MC-ICP-MS,获得B的分析信号。
实施例8中5%(v/v)氨水介质和2%(v/v)硝酸介质中11B的分析信号见图4,从图4中可以看出,相比于传统的2%(v/v)硝酸介质,具有相同B浓度的样品在采用5%(v/v)氨水作为介质时,其信号强度可获得7~9倍的提升。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:利用碱性介质作为液体样品和B同位素参考标准溶液的基体;
S2:将S1调整后的液体样品和B同位素参考标准溶液分别注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;
S3:利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶;
S4:通过载气将所述样品气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。
2.根据权利要求1所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,所述碱性介质为5%(v/v)的氨水。
3.根据权利要求1所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,所述液体样品包括标准溶液、天然液态样品或固体样品的消解液。
4.根据权利要求1所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,所述B同位素参考标准溶液为NIST 951a标准溶液。
5.根据权利要求1所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,S2中液体样品和B同位素参考标准溶液的注入量分别与样品靶的容积相同。
6.一种采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将固体样品制成固体靶;再利用碱性介质作为B同位素参考标准溶液的基体;
S2:将S1所述固体靶置于激光剥蚀池中;将S1调整后的B同位素参考标准溶液注入样品靶,覆膜后移入激光剥蚀池;
S3:利用激光剥蚀样品,得到样品气溶胶;
S4:通过载气将所述样品气溶胶导入多接收电感耦合等离子体质谱进行检测,得到样品的同位素值。
7.根据权利要求6所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,所述固体靶的制备步骤包括:将所述固体样品用环氧树脂固定,得到固体靶。
8.根据权利要求6或7所述的采用激光剥蚀联用多接收电感耦合等离子体质谱进行硼同位素分析的方法,其特征在于,所述固体样品的粒径为(0.05~5mm)。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117538406A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-09 | 中国地质大学(武汉) | 一种基于同位素混合模型校正的激光微区同位素分析和校正方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140070085A1 (en) * | 2012-07-09 | 2014-03-13 | The National Institute Of Standards And Technology | Spinning Cell Device for Fast Standardization in Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Spectrometry |
CN105911129A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-31 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种消减mc-icp-ms测定硼同位素记忆效应的方法 |
CN109444248A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-08 | 中国地质大学(武汉) | 一种基于激光的溶液剥蚀进样分析方法 |
CN109596699A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-09 | 中国计量科学研究院 | 稀土单元素溶液标准物质及其制备 |
US20200144046A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Agilent Technologies, Inc. | Inductively coupled plasma mass spectrometer with mass correction |
US20200395201A1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | Guangzhou Institute Of Geochemistry, Chinese Academy Of Sciences | Composition analysis technology of ultramicro volume liquid by laser ablation plasma mass spectrometry |
CN112986372A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111560107.8A patent/CN114235940A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140070085A1 (en) * | 2012-07-09 | 2014-03-13 | The National Institute Of Standards And Technology | Spinning Cell Device for Fast Standardization in Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Spectrometry |
CN105911129A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-31 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种消减mc-icp-ms测定硼同位素记忆效应的方法 |
US20200144046A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Agilent Technologies, Inc. | Inductively coupled plasma mass spectrometer with mass correction |
CN109596699A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-09 | 中国计量科学研究院 | 稀土单元素溶液标准物质及其制备 |
CN109444248A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-08 | 中国地质大学(武汉) | 一种基于激光的溶液剥蚀进样分析方法 |
US20200395201A1 (en) * | 2019-06-13 | 2020-12-17 | Guangzhou Institute Of Geochemistry, Chinese Academy Of Sciences | Composition analysis technology of ultramicro volume liquid by laser ablation plasma mass spectrometry |
CN112986372A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种激光测定富Cr地质样品Fe同位素组成的方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
侯可军 等: "LA-MC-ICP-MS硼同位素微区原位测试技术", 科学通报, vol. 55, no. 22, pages 2207 - 2213 * |
吕苑苑 等: "硼同位素分析方法研究进展", 地质科学, vol. 44, no. 3, pages 1052 - 1061 * |
廖秀红 等: "激光剥蚀溶液进样MC-ICP-MS对地下水、电气石和玻璃样品中硼同位素的非基体匹配校正快速测定", 2021年中国地球科学联合学术年会论文集(二十四)—专题七十 测试新技术及其地质应用、专题七十一 地球化学进展、专题七十二 污染物地球化学过程与循环, pages 2846 * |
蒋少涌 等: "基于LA-(MC)-ICP-MS的矿物原位微区同位素分析技术及其应用", 质谱学报, vol. 42, no. 5, pages 623 - 640 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117538406A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-09 | 中国地质大学(武汉) | 一种基于同位素混合模型校正的激光微区同位素分析和校正方法 |
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