有机基体改进溶液和激光剥蚀进样电感耦合等离子体质谱在大陆地壳疑难元素丰度研究中的应用

论文摘要

本文对有机基体改进溶液（SN）和激光剥蚀（LA）进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在大陆地壳疑难元素丰度研究中的应用作了较深入的探讨。由于准确的测试数据是地球化学研究的基础,且本文所要测定的是大陆地壳疑难元素的含量（所谓疑难元素是指在大陆地壳中含量很低,采用常规的分析方法无法较好测定的元素）,这就必然对样品的分析测试方法提出新的挑战。在较深入研究有机试剂在溶液雾化（SN）和激光剥蚀（LA）进样电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）中特殊改进作用的基础上,我们开发出了新的可以用ICP-MS直接测定地质样品中As、Te等疑难元素的方法。从而使得大陆地壳中这些疑难元素丰度的研究成为可能。本文主要开展了以下5个方面的研究工作（其中第2和第4部分的部分内容已在国际SCI刊物Spectrochimica Acta Part B和Journal of Analytical Atomic Spectrometry发表）: 1.本文较为系统地介绍了电感耦合等离子体质谱中的有机基体效应。从有机化合物样品的引入、处理方式和仪器操作条件的选择,有机基体对元素信号增敏的机理和对多原子离子、氧化物和2价离子干扰的影响以及有机化合物作基体改进剂在ICP-MS分析中的应用等方面作了评述。 2.以甲醇和丙酮为例,较深入地探讨了挥发性有机试剂在电感耦合等离子体质谱中的增敏机理。研究结果表明:（1）元素分析信号的增敏或抑制有赖于仪器的操作条件与甲醇、丙酮基体的浓度。（2）利用甲醇、丙酮的挥发特性设计的残余效应实验结果表明,甲醇、丙酮引入引起的分析信号的增敏作用,其主要贡献在于使元素在等离子体中电离行为的改变,而不能归功于溶液雾化、传输效率的提高。（3）

论文目录

• 第一章 电感耦合等离子体质谱技术介绍
• §1.1 引言
• §1.2 仪器进展
• §1.3 ICP-MS的基本原理
• 1.3.1 炬管和ICP
• 1.3.2 等离子体与质谱仪之间的接口
• 1.3.3 离子透镜系统
• 1.3.4 四极杆
• 1.3.5 离子检测器
• §1.4 LA-ICP-MS技术简介
• 第二章 ICP-MS中的有机基体效应综述
• §2.1 前言
• §2.2 有机试剂样品的引入及处理
• 2.2.1 在载气中加入少量氧气
• 2.2.2 采用流动注射（FI）进样
• 2.2.3 采用加热冷凝去溶、低流速高效雾化器、膜去溶等技术
• 2.2.4 采用电热蒸（ETV）进样
• 2.2.5 对原油、润滑剂等有机样品进行预处理
• §2.3 仪器操作条件的选择
• §2.4 有机化合物对元素信号增敏机理的探讨
• §2.5 有机化合物增强作用的比较
• §2.6 有机化合物对质谱干扰和硝酸基体非质谱干扰的影响
• §2.7 有机基体改进剂在ICP-MS测定中的应用
• §2.8 结束语
• 第三章 挥性有机试剂在ICP-MS中的增强机制探讨：以甲醇和丙酮为例
• §3.1 引言
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器及主要工作条件
• 3.2.2 标准及试剂
• §3.3 结果与讨论
• 3.3.1 甲醇和丙酮的浓度对元素分析信号的影响
• 3.3.2 残余效应
• 3.3.3 引入甲醇对氧化物产率的影响
• 3.3.4 增敏及抑制机理探讨
• §3.4 结论
• 第四章 LA-ICP-MS中有机试剂的特殊增强机制探讨
• §4.1 前言
• §4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器及主要工作条件
• 4.2.2 甲醇和水的气溶胶引入ICP设置
• §4.3 结果和讨论
• 4.3.1 等离子体中心气体中引入甲醇对LA-ICP-MS信号的影响
• 4.3.2 甲醇和水在等离子体辅助气中的影响
• 4.3.3 信号增强的机理
• 4.3.4 50％的甲醇和水对氧化物产率和背景信号的影响
• §4.4 结论
• 第五章 有机基体改进ICP-MS在地质样品测定中的应用
• §5.1 抑制干扰ICP-MS直接测定地质样品中的As
• 5.1.1 前言
• 5.1.2 实验部分
• 5.1.2.1 仪器及主要工作条件
• 5.1.2.2 试剂
• 5.1.2.3 国际地质标准参考样品
• 5.1.2.4 样品的分解过程
• 5.1.3 结果和讨论
• 5.1.3.1 抑制硝酸基体的干扰
• 5.1.3.2 乙醇和tritonx-100对As元素信号的增敏作用
• 5.1.3.3 抑制二价离子的干扰
• +的干扰'>5.1.3.4 降低ArCl⁺的干扰
• 5.1.3.5 检出限
• 5.1.3.6 岩石标准样品测定的结果
• 5.1.4 结论
• §5.2 ICP-MS简单、快速、准确地测定地质样品中的Te
• 5.2.1 前言
• 5.2.2 实验部分
• 5.2.3 结果和讨论
• 5.2.3.1 乙醇对Te信号的增强作用
• 5.2.3.2 用4％的乙醇抑制Xe和Kr对Te和se的干扰
• 5.2.3.3 乙醇对仪器背景的影响
• 126Te和¹²⁸Te产生的多原子离子干扰'>5.2.3.4 地质样品中4％乙醇的加入对¹²⁶Te和¹²⁸Te产生的多原子离子干扰
• 5.2.3.5 检出限（LOD）
• 5.2.3.6 岩石标样的测定结果
• 5.2.4 结论
• §5.3 密闭高温高压溶样ICP-MS测定地质样品中的Mo、Cd、In、Sn、Sb、W、Tl、Bi等元素
• 5.3.1 稀土和高场强元素等37个元素的测定结果
• 5.3.2 Sb和Bi的记忆效应
• 5.3.3 Mo、Cd、In、Sn、Sb、W、TI和Bi的测定结果
• 5.3.4 主量元素的测定结果
• 第六章 大陆地壳疑难元素丰度的研究
• §6.1 前言
• §6.2 大陆地壳地球化学储库的基本特征
• §6.3 大陆地壳化学组成研究方法
• 6.3.1 根据岩石的平均化学组成
• 6.3.2 根据细粒碎屑沉积岩
• 6.3.3 根据区域大规模取样和分析
• 6.3.4 根据大陆地壳生长历史
• 6.3.5 根据出露地表的大陆地壳剖面
• 6.3.6 根据火山岩中的深部地壳包体
• 6.3.7 利用地球物理方法
• §6.4 大陆地壳疑难元素丰度研究现状
• §6.5 大陆上地壳元素丰度
• 6.5.1 Li和Be
• 6.5.2 Ga和In
• 6.5.3 Ge
• 6.5.4 Sn
• 6.5.5 Rb和Cs
• 6.5.6 W和Bi
• 6.5.7 Tl
• 6.5.8 B
• 6.5.9 Nb和Ta
• 6.5.10 Te和U
• 6.5.11 As、Mo和Sb
• 6.5.12 相关系数的假设检验
• §6.6 大陆深部地壳的元素丰度
• 6.6.1 大陆中地壳的元素丰度
• 6.6.2 大陆下地壳的元素丰度
• 6.6.3 大陆整体地壳的元素丰度
• 致谢
• 参考文献