[发明专利]用于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质及定量分析方法

说明书

本发明公开用于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质及定量分析方法。采用待测金属元素为靶材，通过真空离子镀膜法在平整光滑的固体基材表面镀膜以形成待测元素均匀分布的固体参考物质镀膜。与现有激光剥蚀感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质及定量分析方法相比，本发明不仅适合于任何基体样品中任何金属元素的检测，而且操作简单，耗时短，最终采用精准计算方法进行定值，数据准确度更高。

技术领域

本发明属于分析化学领域，特别涉及用于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质及使用该参考物质定量分析的方法。

背景技术

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)是一种固体直接进样及微区分析的方法。该方法具有空间分辨率好、灵敏度高、动态线性范围宽、可同时测定多元素的优点。由于采用固体直接进样，有效避免湿法分析时所面临的样品前处理复杂、待测元素污染问题，并大大减轻质谱干扰，因此被广泛应用于地质、金属、生物等领域的元素含量和分布分析。但定量分析一直是LA-ICP-MS面临的最大挑战之一，主要是由于固体直接进样分析带来的高基体效应和元素分馏效应影响其分析结果准确性和精确性，因此基体匹配的固体参考物质对定量分析至关重要。

现有针对激光剥蚀电感耦合等离子体质谱开发的固体参考物质制备方法及定量分析方法大多针对某种特定基体进行研究，无法适用于任何基体，而且如何准确地为制备的固体参考物质定值也是准确定量分析的前提，现有方法大多采用溶液消解法进行定值，但溶液消解法进行定值对固体参考物质均匀性要求极高，操作过程相对复杂，且容易引入污染物。例如，现有技术中提到采用磁过滤离子镀膜法在ZnS基质材料表面镀上厚度均匀、致密的Cr膜；在真空密封(10-1Pa)的石英管中将镀上Cr膜后的ZnS基质材料于950℃下扩散14天以上，扩散结束后打磨抛光，得到所述固体标准物质。该方法将制备得到的固体参考物质消解成溶液采用电感耦合等离子体发射光谱进行定值，该过程不仅操作繁琐，耗时较长，且无法确保扩散均匀(通常镀膜中间层相对于表层较薄)，得到的定值数据为Cr元素的平均值。另外，该方法制备的固体标准参考物质经过高温扩散后掺杂元素无法确保均匀扩散到基体材料中，因此定量准确性无法保证。除此之外，该方法受限于待测元素在基体中的可扩散性，仅适合于ZnS基体材料中Cr元素的定量分析。

发明内容

为了克服现有LA-ICP-MS分析的固体标准参考物质缺乏的难题，本发明开发一种适合于LA-ICP-MS分析的固体参考物质及其定量分析方法。与现有激光剥蚀感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质及定量分析方法相比，本发明不仅适合于任何基体样品中任何金属元素的检测，而且操作简单，耗时短(无需对镀膜完成后的固体材料进行高温处理)，最终采用精准计算方法进行定值，数据准确度更高。

第一方面，本发明提供一种用于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析的固体参考物质，采用待测金属元素为靶材，通过真空离子镀膜法在平整光滑的固体基材表面镀膜以形成待测元素均匀分布的固体参考物质镀膜。一些实施方式中，采用待测金属元素的单质为靶材。

上述固体标准参考物质可实现待测样品与固体参考物质的基体匹配，解决了LA-ICP-MS分析时由于不同基体带来的基体效应及元素分馏效应，采用真空离子镀膜的方法制备了适合于激光剥蚀固体直接进样分析中元素的固体参考物质。另外，本发明所述固体参考物质无需对镀膜后的样品进行高温及抛光打磨处理，保留样品表面的镀膜层，操作更加简单，也能保证激光作用面的均匀性，大大减小由于元素分布不均匀而产生定值与实际值的偏差，并且本方法采用精确计算得到剥蚀区域样品中待测元素的浓度，无需采用消解后ICP-OES测量等处理步骤。综上所述，本发明制备的固体标准参考物质不仅制备方法操作简单，而且能够很好的保证待测元素在样品中的均匀性，从而提高定量分析的准确度。

较佳地，所述镀膜的厚度为0.02～2μm。若镀层太薄，待测元素附着量太少，响应信号过低，不利于标准曲线的绘制；若镀层过厚：导致镀层无法被完全激光剥蚀，导致采集数据与计算数据存在偏差，使得定量不准确；另外，镀层过厚容易导致激光剥蚀颗粒中待测元素比例过高，从而使得基体效应重新增加。