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第六章 MC-ICP-MS-东华理工大学
第六章 同位素分析-全岩Sr-
Nd 同位素分析(MC-ICP-
MS )
主要内容
一 概况
二 仪器原理
三 同位素比值测定
四 样品前处理过程
五 同位素比值分析应用
一 概况
ICP-MS将ICP离子源的高离子化效率和很好的信
噪比与质谱的高精度测量结合起来,从而使得仪器分
析的发展向前迈进了一大步。
而MC (multi-collector)-ICP-MS与之不同,装备
了数个法拉第杯,实现了高精度同时测量,而不是顺
序扫描测量。
由于它的测量精度得到了极大的提高,同时又拥有
离子化效率很高的ICP离子源,因此能够用于同位素
比值的精确测定。
德国Finnigan公司, NEPTUNE MC-ICP-MS
德国Finnigan公司, NEPTUNE MC-ICP-MS
二 仪器原理
1)进样系统:包括液体进样和固体进样两种
方式。液体样品通过雾化器进行雾化并送
入电离源,固体样品需经过激光剥蚀后由
载气送入电离源。
2)离子源:用于实现样品离子化的模块。
ICP (电感耦合等离子体)即为MC-ICP-
MS的离子源,样品被送入该模块被电离成
离子;
3)采样锥和截取锥:离子源形成的等离子体
炬处于常压下, 离子传输系统和质量分析
器分别需要低、高真空的环境。提取接口
由采样锥、截取锥及扩散室组成, 实现了
真空环境的过渡和等离子体气流的提取。
4 )离子透镜系统:将离子束传输至ESA模块
(静电分析器),通过透镜组电压参数的
调整优化,实现离子传输率最大化的同
时,将离子束调整至最优的形状;
5)ESA(静电分析器):它的作用是实现离
子束的能量聚焦,为后续磁式质量分析器
提供最佳的离子束入射状态,以实现最佳
的质量分辨率;
6)离子状态调谐透镜系统:位于磁式质量分
析器的入口处和出口处,用于离子束形状
的调整和实现质量分析器分析质量范围扩
展;
7 )磁式质量分析器:整个仪器的核心,实现质
量分析。其原理就是不同质量数的离子在磁场
运动中的偏转半径不一样,从而实现不同质量
离子的分离。它是一种位置分辨的质量分析器,
区别于四级杆质量分析器(7500a);
8)检测器:经过磁式质量分析器分离的不同质量
的离子被检测器检测从而输出其对应质量数的
离子强度,实现半定量或定量分析。多接收的
含义也就体现在检测器上,即有多个检测器同
时检测不同质量数的离子。
多接收器(法拉第杯)
三 同位素比值测定
精密度要求
由于许多已观测到的同位素变异效
应是很小的(1%),因此要求同位
素比值测定的精密度应好于万分之
一,对于年代学和远古异常的研究精
密度尤为重要。
热电离质谱(TIMS) :具有良好的同位素比值测定精密度,多
收集器的TIMS长期测定精密度RSD可达0.002%;
双聚焦扇形磁场单接收器ICP-MS :与四极杆相比,灵敏度较
高,背静较低。一般RSD为0.02%~0.3%;
碰撞反应池ICP-MS :该技术的引入,减少了离子能力扩散,
改善了离子传输效率,使同位素比值测定的灵敏度和精密度有
所改善。
多接收器ICP-MS(MC-ICP-MS) :该仪器使同位素比值测定精
密度有了实质性的突破,目前已成为真正的高精度同位素分析
仪器。MC-ICP-MS结合了等离子体的高电离效率和多接收器
磁场质谱仪高精度测量同位素的优点,在同位素研究中具有巨
大的潜力。等离子体的离子化效率比TIMS 高一个数量级左
右,许多TIMS无法测定或难以测定的高电离能元素,利用
MC-ICP-MS都可以精确测定其同位素组成,而且ICP-MS可
以方便地与激光系统联用,直接进行固体样品微区分析,可以
同时测定多种元素的同位素,因而显著地提高工作效率。
德国Finnigan公司, NEPTUNE MC-ICP-MS
影响同位素比值分析的因素
主要因素有:
质量歧视、质量标尺漂移、背景和
污染、检测器死时间 、基体效应
等。
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