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使用 ICP-MS分析礦石參比物質中的超痕量金屬
閱讀：728 發布時間：2021-6-30前言：地質調查和采礦業在樣品數量、元素數量、時間/成本限制和復雜基質方面提出了高 分析要求。根據元素和濃度的范圍不同，一些樣品需要分析兩次：濃度較高的元素 采用 ICP-OES（電感耦合等離子體發射光譜）分析，而痕量元素采用 ICP-MS 測量。 對于這些樣品，單次分析可提高效率，并降低每個樣品的成本。盡管 ICP-MS 是一種 能夠測量所有必需痕量元素的技術，但是巖石消解液中寬范圍的分析物濃度、高酸 濃度和高總溶解固體 (TDS) 對這項技術提出了挑戰。
Agilent 7900 ICP-MS 包含三種關鍵技術，專門設計用于提高 復雜、高基質樣品分析的性能和速度。
包括：
1. 采用安捷倫集成樣品引入系統的不連續進樣 (ISIS-DS) 技 術。不連續進樣僅在實際測量過程中引入樣品，盡可能減 少儀器對樣品的暴露；同時對清洗耗費的分析循環時間進 行平衡。不連續進樣也很快速，因為數據采集與樣品提 升和清洗的時間相重疊，而其流速則不受限于霧化器或 ICP-MS 接口組件
2. 采用安捷倫超高基質進樣 (UHMI) 系統的氣溶膠稀釋技 術。在分析高基質樣品時，UHMI 使用優化的等離子體條 件、樣品深度和氣溶膠稀釋，以顯著減少基質效應，并 提高長期穩定性。UHMI 系統將氣溶膠稀釋的范圍擴展 了 100 倍，可耐受的 TDS 水平最高可達 25%（比上一代 HMI 高 10 倍），這一基質水平是傳統 ICP-MS 系統可接受 限度的 100 倍[1]
3. 第四代八極桿反應池系統 (ORS4 ) 在氦氣碰撞模式（He 模 式）下運行，能夠減少干擾，并擴展動態范圍。傳統上， 礦物實驗室并未采用碰撞/反應池 (CRC) 技術去除干擾， 而傾向于依靠數學上的干擾校正方法。這一決策背后的驅 動因素是分析效率。CRC 模式依賴反應氣體，在一組池 條件下，不適用于同時測量復雜基質中的大量元素；而多 種池模式顯著增加了分析的測量時間。另外，與反應模式 相比，He 模式的優勢在于能夠普遍有效地避免所有多原 子干擾。因此，相比于無氣體方法，He 模式作為氣體模 式僅增加了少量額外的分析時間，卻增加了不少優勢，如 在干擾元素存在下獲得更出色的檢測限和更高的分析可信 度。He 模式還具有其他優勢，如將低質量數高濃度元素 （Na、K、Ca、Mg 等）的響應降低一個或多個數量級， 從而將這些元素的線性范圍上限有效提升至數千 ppm。
在這種情況下，通常需要使用 ICP-OES 分析的元素可在 ICP-MS 中運行，顯著降低每個樣品的分析成本。盡管 He 模式可以應用于幾乎整個元素表，但這樣做將增加運行時 間，因為在 He 模式下需要的積分時間稍長一些。因此， 在典型的采礦樣品中，只有那些容易受到多原子干擾的元 素才會在 He 模式（包括高能量 He 模式）下進行分析
實驗部分：標準品與樣品 標準品由儲備液在 3% HCl/2% HNO3 中進行配制，并用超純水 稀釋得到。標準元素列于表 3 中。所有校準元素在各自校準 水平下的濃度如下：Hg 和 Au（0、0.1、1、5 和 10 ppb）， Ca、Ti 和 Fe（0、10、100、500、1000 和 5000 ppb），其 余元素（0、1、10、50、100 和 500 ppb）。 如表 1 所示，樣品由 6 種磨碎的地質有證標準物質 (CRMs) 組 成。首先，將 20 mL 75% 王水 (HCl:HNO3:H2O = 9:3:4) 加入裝 有 2 g 各種 CRM 的 PFA 消解瓶中。靜置 15–30 分鐘后，將 樣品瓶置于電爐上，并在 160–210 °C 下加熱 60–90 分鐘。 冷卻約 15 分鐘后，將樣品混合，然后轉移至 50 mL 聚丙烯自 動進樣器管中，并用去離子水將總重量調至 50 g，靜置。上 清液不經過濾可直接分析。每個樣品重復配制 4 份。每批次 配制兩份空白。通過含 100 µg/L Rh 和 Ir 的在線內標溶液， 將丁醇 (1%) 加入所有標準品、樣品和空白中。研究表明，添 加有機碳可改善 As、Se 和 Te 等幾種關鍵元素的檢測限。此 外，丁醇提供了低質量數內標（碳），而這個內標在本分析中 并不存在，因為最常見的低質量數內標 6 Li 可能存在于礦物樣 品中。
儀器 配備標準鎳錐、MicroMist 玻璃同心霧化器和 UHMI 系統的 Agilent 7900 ICP-MS 用于所有測量。Agilent 7900 配備了安 捷倫集成樣品引入系統 (ISIS)，此系統用于不連續進樣 (DS)。 UHMI 系統在穩定模式下運行。ORS4 在 He 模式下運行，以此 減少多原子干擾，提高幾種元素的檢測限，并且*無需數學 干擾校正。它還可通過池中的離子散射降低 Ca 和 Fe 等低質 量數元素的響應，從而擴展它們的動態范圍上限。儀器條件如 表 2a 和 2b 所示。
結果與討論 表 3 展示了性能系數，包括儀器在線檢測溶液以及原始巖石樣品在范圍內的校準線性和方法檢測限（3σ，對 DL 估 算值附近的標準品重復測定 10 次）。一些元素在無氣體模式 （即反應池不加壓）下采集。He 模式適用于常量元素 Ca 和 Fe 以及那些通常需要數學校正來控制多原子干擾的元素（Ti、 V、Cr、Ni、Cu、As 和 Se）。