[發明專利]用于激光剝蝕電感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質及定量分析方法

有效

• 申請號: 202010411461.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111638262B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 張國霞;汪正;李青;陳奕睿;郭琳倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

本發明公開用于激光剝蝕電感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質及定量分析方法。采用待測金屬元素為靶材，通過真空離子鍍膜法在平整光滑的固體基材表面鍍膜以形成待測元素均勻分布的固體參考物質鍍膜。與現有激光剝蝕感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質及定量分析方法相比，本發明不僅適合于任何基體樣品中任何金屬元素的檢測，而且操作簡單，耗時短，最終采用精準計算方法進行定值，數據準確度更高。

技術領域

本發明屬于分析化學領域，特別涉及用于激光剝蝕電感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質及使用該參考物質定量分析的方法。

背景技術

激光剝蝕電感耦合等離子體質譜(LA-ICP-MS)是一種固體直接進樣及微區分析的方法。該方法具有空間分辨率好、靈敏度高、動態線性范圍寬、可同時測定多元素的優點。由于采用固體直接進樣，有效避免濕法分析時所面臨的樣品前處理復雜、待測元素污染問題，并大大減輕質譜干擾，因此被廣泛應用于地質、金屬、生物等領域的元素含量和分布分析。但定量分析一直是LA-ICP-MS面臨的最大挑戰之一，主要是由于固體直接進樣分析帶來的高基體效應和元素分餾效應影響其分析結果準確性和精確性，因此基體匹配的固體參考物質對定量分析至關重要。

現有針對激光剝蝕電感耦合等離子體質譜開發的固體參考物質制備方法及定量分析方法大多針對某種特定基體進行研究，無法適用于任何基體，而且如何準確地為制備的固體參考物質定值也是準確定量分析的前提，現有方法大多采用溶液消解法進行定值，但溶液消解法進行定值對固體參考物質均勻性要求極高，操作過程相對復雜，且容易引入污染物。例如，現有技術中提到采用磁過濾離子鍍膜法在ZnS基質材料表面鍍上厚度均勻、致密的Cr膜；在真空密封(10-1Pa)的石英管中將鍍上Cr膜后的ZnS基質材料于950℃下擴散14天以上，擴散結束后打磨拋光，得到所述固體標準物質。該方法將制備得到的固體參考物質消解成溶液采用電感耦合等離子體發射光譜進行定值，該過程不僅操作繁瑣，耗時較長，且無法確保擴散均勻(通常鍍膜中間層相對于表層較薄)，得到的定值數據為Cr元素的平均值。另外，該方法制備的固體標準參考物質經過高溫擴散后摻雜元素無法確保均勻擴散到基體材料中，因此定量準確性無法保證。除此之外，該方法受限于待測元素在基體中的可擴散性，僅適合于ZnS基體材料中Cr元素的定量分析。

發明內容

為了克服現有LA-ICP-MS分析的固體標準參考物質缺乏的難題，本發明開發一種適合于LA-ICP-MS分析的固體參考物質及其定量分析方法。與現有激光剝蝕感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質及定量分析方法相比，本發明不僅適合于任何基體樣品中任何金屬元素的檢測，而且操作簡單，耗時短(無需對鍍膜完成后的固體材料進行高溫處理)，最終采用精準計算方法進行定值，數據準確度更高。

第一方面，本發明提供一種用于激光剝蝕電感耦合等離子體質譜分析的固體參考物質，采用待測金屬元素為靶材，通過真空離子鍍膜法在平整光滑的固體基材表面鍍膜以形成待測元素均勻分布的固體參考物質鍍膜。一些實施方式中，采用待測金屬元素的單質為靶材。

上述固體標準參考物質可實現待測樣品與固體參考物質的基體匹配，解決了LA-ICP-MS分析時由于不同基體帶來的基體效應及元素分餾效應，采用真空離子鍍膜的方法制備了適合于激光剝蝕固體直接進樣分析中元素的固體參考物質。另外，本發明所述固體參考物質無需對鍍膜后的樣品進行高溫及拋光打磨處理，保留樣品表面的鍍膜層，操作更加簡單，也能保證激光作用面的均勻性，大大減小由于元素分布不均勻而產生定值與實際值的偏差，并且本方法采用精確計算得到剝蝕區域樣品中待測元素的濃度，無需采用消解后ICP-OES測量等處理步驟。綜上所述，本發明制備的固體標準參考物質不僅制備方法操作簡單，而且能夠很好的保證待測元素在樣品中的均勻性，從而提高定量分析的準確度。

較佳地，所述鍍膜的厚度為0.02～2μm。若鍍層太薄，待測元素附著量太少，響應信號過低，不利于標準曲線的繪制；若鍍層過厚：導致鍍層無法被完全激光剝蝕，導致采集數據與計算數據存在偏差，使得定量不準確；另外，鍍層過厚容易導致激光剝蝕顆粒中待測元素比例過高，從而使得基體效應重新增加。