ICP-MS/MS测定岩石中16种稀土元素含量

目前，对稀土元素的分析方法主要有分光光度法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等。分光光度法只能用于稀土元素总量或单一元素的测定，且检出限高，难以满足低含量地质样品快速测定的要求；X射线荧光光谱法对于痕量稀土元素的灵敏度也不够。电感耦合等离子体光谱仪( ICP-OES)法测地质样品中稀土元素，光谱干扰较大，检出限高。

电感耦合串联质谱仪 (ICP-MS/MS)，通常也称为三重四极杆 ICP-MS。仪器的最大特点是在碰撞反应池前面有一个额外的四极杆分析器。四极杆过滤器（Q1）可作为质量过滤器使用，因此只允许具有一种 m/z 比率的极大减少干扰离子进入碰撞反应池。通过加入反应气与待测离子反应进行质量转移，或与干扰物反应进行原位分析，然后再经过Q3进行质量筛从而彻底消除干扰。三重四极杆ICP-MS相较于单质量分析器ICP-MS具有更彻底的干扰消除能力，更低的检出下限。

图1  谱育科技三重四极杆ICP-MS离子传输系统

地矿样品的复杂性和难溶性，样品的前处理一直是研究的重点课题。目前对地质样品的前处理溶样方法有敞开式酸溶、高温碱熔、高压密闭消解、普通微波消解、超级微波消解等。

超级微波消解，在密闭反‍‍‍‍‍‍应腔中预加入40-100Bar的惰性气体，通过超高效的微波直接耦和波导设计，实现了高达300℃的温度，以及高达200bar超高压力，以实现样品的高效消解。

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基于超级微波技术，本文采用HNO3-HF(1:1)混合酸的消解方式，利用超级微波进行岩石样品前处理。一个小时左右即可完成样品的消解，并可通过外置冷却循环水实现快速降温，提高整个样品处理分析效率。

图2 谱育科技超级微波内部结构图

型号：EXPEC 7350型 ICP-MS/MS

配置：标准石英进样系统

表1 ICP-MS/MS检测参数

试剂及标准品

试剂：优级纯硝酸，优级纯盐酸，优级纯氢氟酸；备注：可采购更高纯度试剂(G3等级) 

纯水：18.25 MΩ·cm去离子水

标准溶液：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y多元素标准溶液，100 μg/mL，国家有色金属研究院。Sc单元素标准溶液，1000 μg/mL，国家有色金属研究院

表4 页岩GSR-5样品测定结果及质量控制（mg/kg）

表5 含铀砂岩GSR-16样品测定结果及质量控制（mg/kg）

表6 峨眉山玄武岩GSR-18样品测定结果及质量控制（mg/kg）

实验结果表明，各元素线性相关系数(r)均大于0.999，方法检出限为0.001~ 0.029 mg/kg，方法精密度优于2.59%，样品测定值都在认定值不确定度范围之内。该方法稳定可靠，可以为岩石中稀土元素的检测分析提供有力技术支持。