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適用於長時間檢測icp的方法

發布時間:2022-06-23 21:22:07

1. ICP-AES( 也稱為ICP-OES)有幾種觀測模式各有什麼特點

單道順序觀測:儀器便宜,適用於較寬的波長范圍,但掃描需要時間較長.
多道同時觀測:分析速度快,准確度高,線性范圍寬,但不能隨意改變預先設定的波長通道,不能同時記錄譜線周圍的信號,難以分析被干擾情況.
全譜直讀:同時檢測一定波長范圍的全部譜線,儀器緊湊,靈活,檢測速度快,但儀器較貴

2. ICP的工作原理

icp直讀光譜儀,又名電感耦合等離子體光譜儀,屬於光譜儀的一大分支,主要用於檢測微量及衡量元素的分析,可分析的元素為大多數的金屬元素,具體的檢測元素因為不同廠家採用的核心配件不同而不同,如5代光譜儀就可檢測118元素。因此icp光譜分析儀的使用范圍廣泛,被用於稀土、貴金屬、合金材料、電子產品的分析檢測,並且可對待測樣品進行定性或從超微量到常量的定量分析。
其中icp發射光譜法是根據處於激發態的待測元素原子回到基態時發射的特徵譜線對待測元素進行分析的方法,在分析的過程中會對檢測材料的的光譜特性(包括波長、強度等譜線特徵),因此可以分為3大過程:
1 :分光(光柵),把被檢測材料按照波長進行規律分開。
2 :感光(感測器):將光信號轉換成電信號,對應的測量分析出各波長光的強度。
3:光譜軟體計算顯示:將這些信息用軟體進行計算分析,得出對應的結果顯示給操作人員。
等離子體光譜與其它大型精密儀器一樣,需要在指定的操作環境下操作國產光譜儀,對環境溫度和濕度有一定的要求。檢測室內的溫度維持在70~75攝氏度之間,盡可能維持在一個固定溫度。其次環境濕度不能夠太大,會容易導致內部電子元器件受潮短路,並且應該避免安放在陽光強烈處,避免因此高溫導致檢測結果有誤。

3. 測ICP的儀器使用方法

1.同水循環儀器的連接:
ICP主機上的input介面對應水循環器上的out介面,另一ICP的out介面對應著水循環器上的input介面,且水循環器上的 out介面上要安裝好水過濾器。
2.同氬氣的連接:
氬氣的管子接到ICP主機上的Argon介面上,且氬氣的氣壓通過減壓裝置來調節,一般控制在0.8 ba 。 3.同抽風機的連接:
抽風機的兩抽風管,前管吸收矩管放出的熱量,後管吸收發生器放出的熱量。 4.同UPS的連接 5.廢水箱的安裝
6.霧化器,霧化室,矩管,泵軟管的安裝
7.ICP 同PC的介面,且Hardlock USB 軟體保護裝置要插到PC的USB介面上。
8.ICP地線的連接 二. 建方法流程: 方法信息的設置 對元素線的選擇 測試條件的設置 建空白,標准溶液 設置輸出格式
1.方法信息的設置:在measurement info 界面
⑴.在界面下方的method data control 面板中,選擇New,新建一個方法,並輸入方法的名稱和描述內容。 ⑵.設置參數:
Nebulizer Type(霧化器的類型):有Crossflow(交叉霧化器)和Modi-lichte (理查得霧化器),本儀器使用Crossflow.
Application(應用類型):針對不同的情況,有不同的選擇,一般選擇Normal
Default Unit:對單位的設置
No.of Measurements:測量次數一般為3次
Data Transport:數據儲存要求,「None」不儲存,「Regionof interest」儲存指定的分析譜線,「Complete Spectrum」儲存所 有的數據,一般選擇Complete Spectrum
Min Corr Coefficament :校正線性參數,一般為0。996 Default Displayname(默認的顯示名稱):一般選擇Sample Name ⑶.Preflush(預沖洗)的設置:
Fast:快沖洗時間 Fast step:沖洗檔位
Total:沖洗的總時間 Normal step:正常沖洗的檔位 ⑷.SampleIdentification的設置:
可新建weight質量,volum體積,dilution稀釋率等關於樣品的參數 2.線選擇:在Line Selection界面
⑴.Lineselection type(線類型):有Analytic(用於要分析的元素), Reference line(內標譜線線),Monitor line(穩定線,一般選擇 的是氬線)
⑵.元素表中的元素線的選擇:對於要分析的元素,單擊這個元素,可從右邊的下表中選擇其中一個光強度不同的元素線,一般選擇受其它元素干擾最少的線。若雙擊此元素,即可選擇一條系統推薦的線。
⑶.LineLibrary:可調出此元素的所有的不同強度的線,一般選擇Recommended
⑷.EditPseudo對於不同的測量目的設置的,例如:MnBEC,設置Mn,Zr的相對強度,來調整矩管的位置。
3.測量條件的設置:在 Measure conditions界面
⑴.Plasmapower(激發等離子的發生器功率):對於一般的金屬設為1200W,而對於重金屬則為1400W。
Coolant Flow, Auxiliary Flow, Nebulizer Flow, Add flow在下面啟動等離子的那一項中有詳細說明。
⑵.RelativeTorch position:矩管位置的調節。Honizontal 水平的,Vertical 垂直的,Distance 前後的。在矩管校準後,一般不要去調。 ⑶.SASSYParameter:進樣器的設置,本儀器還未配進樣器。 4.標准溶液的設置:在 Standards界面 通過 Method 面板,新建空白,標准溶液。
空白溶液的類型為:Blank Sample,Calibration Standard 標准溶液的類型為:Standardization , CalibrationStandard 5.輸出格式的設置:在 Out Format 界面
⑴.在 Documentaction 面板中,可設置數據輸出的格式,例如:PDF,RTF,等。

4. ICP-OES是一個什麼測試方法

ICP-OES可用於地質、環保、化工、生物、醫葯、食品、冶金、農業等方面樣品中七十多種金屬元素和部分非金屬元素的定性、定量分析。
中文名
電感耦合等離子體發射光譜儀
外文名
Inctively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer(ICP-OES)
研究領域
分析化學
檢出限
多數元素能達到0.00xppm級
波長范圍
160-800nm波長連續覆蓋
簡介 聽語音
指標信息:
1.檢測范圍:可以測定全部的金屬元素及部分非金屬元素

電感耦合等離子體發射光譜儀
2.完全無斷點
3.可以進行多元素同時測定。
4.線性寬,穩定性好。
主要特點 聽語音
1.高效穩定 可以連續快速多元素測定 精確度高。
2.中心氣化溫度高達10000K可以使樣品充分氣化 有很高的准確度。
3.工作曲線具有很好的線性關系 並且線性范圍廣。
4.與計算機軟體結合全譜直讀結果,方便快捷。
進樣系統:
霧化器
標准—石英同心霧化器
霧室
標准—石英旋流霧室
炬管
可拆卸,低氣流,低功率石英炬管。
蠕動泵
計算機控制,雙道12滾柱,精確控制流速,保證測定精度。
氬氣:
計算機控制流速,採用質量流速控制,可准確到0.001L/min。使得日常分析可獲得優於0.5%的精度。
等離子體氣:0~16L/min 輔助氣:0~2L/min 霧化氣:0~2L/min

5. ICP 是一種檢驗方法,是光譜檢驗法嗎

電感耦合等離子體 (inctively coupled plasma) 簡稱ICP。
廣泛應用於稀土分析、貴金屬分析、環境保護、水質檢測、合金材料、建築材料、醫葯衛生、高等院校等科學領域作元素定量分析。
可以作為一種檢驗方法,但不包括所有光譜檢驗法。

6. ICP做元素分析,可以測哪些元素精密度如何

ICP元素測試:
電感耦合等離子發射光譜儀(ICP) 是根據處於激發態的待測元素原子回到基態時發射的特徵譜線對待測元素進行分析的儀器。ICP主要應用於 無機元素的定性及定量分析 。 ICP-OES可同時測定元素周期表中多數元素(金屬元素及磷、硅、砷、硼等非金屬元素),且均有較好的檢出限。檢測器線性范圍可達到4〜5個數M級。
測試樣品分類
一、直接測試的無機液體樣品
(不需消解的液體樣品)
1. 含氫氟酸液體樣品須用純水稀釋後測試;純氫氟酸樣品必須註明,否則將損壞測試儀器。
2. 純鹽酸、硝酸、高氯酸、濃硫酸等需特別註明,特別是濃硫酸,否則須承擔這些試劑產生的危險實驗後果。告知後,一般用純水稀釋測試;
3. 濃酸性水溶液液體(濃度20%以上)樣品,非純酸試劑水溶液液體,一般用純水稀釋測試;
4. 稀酸性(濃度20%以下)液體樣品,一般可以直接測試;
5. 水樣一般用10%的稀硝酸酸化後測試;
6. 對於強鹼性樣品,一般濃酸酸化後測試;
7. 以上液體樣品量一般需要提供5ml左右溶液,至少3ml以上。
聲明:由於測試儀器為ICP光譜儀,所有粉末樣品不能直接測試的,直接測試的必須是溶液樣品。
二、需要消解的樣品
A、含有機溶劑的液體樣品:
1. 純有機液體樣品必須消解:純有機溶劑必須告知是否有毒、加酸加熱是否會爆等等危險,否則應該承擔由此產生的後果;
2. 含低濃度有機物的水溶液(濃度10%以上的有機水溶液),一般也需消解後測試;
3. 部分含較低濃度有機物的水溶液可能可以直接測試,如含5%以下的有機水溶液,需咨詢客戶是否需要消解測試;
B、油樣、淤泥、粘稠液體、植物粉末、塑料、泡沫、玻璃、陶瓷、金屬氧化物及金屬等,均需要加酸消解後測試
1. 油樣、淤泥、粘稠液體、植物粉末、塑料、泡沫、玻璃、陶瓷等較難消解的樣品,一般採用反應釜烘箱加熱方式(默認190℃/8h)溶解;
2. 金屬及金屬氧化物等,較易溶解的樣品,一般採用普通加熱的方式,例如電熱板。

7. 化學檢測icp測得是什麼

ICP是發射光譜儀,icp發射光譜儀即電感耦合等離子體光譜儀,icp發射光譜法是根據處於激發態的待測元素原子回到基態時發射的特徵譜線對待測元素進行分析的方法。icp發射光譜儀主要應用於無機元素的定性及定量分析。

icp發射光譜儀主要用於微量元素的分析,可分析的元素為大多數的金屬和硅、磷、 硫等少量的非金屬,共 72 種。廣泛地應用於質量控制的元素分析,超微量元素 的檢測,尤其是在環保領域的水質監測。

8. ICP證如何年檢

icp許可證年檢時間為每年的一月到三月,icp許可證持有者向各省通訊辦理局提交公司的icp許可證的業務環境,對該公司持有icp許可證年檢的通例性和真實的備案。如沒有定時icp許可證年檢或有違規和虛假性者,將吊銷該公司的Iicp許可證,且吊銷之後3年內是無法再次申請的。無論是內資還是外資企業,辦理了icp許可證的,都是要進行年檢的。

icp許可證年檢結果要求有:

1、基礎電信企業不得為年檢不合格的增值電信企業提供網路接入、代收費等;

2、年檢不合格的企業不得再次申請增值電信業務相關許可證;

3、年檢不合格的企業,業務許可證將失效。

關於icp許可證的年檢流程,如下:

1、企業在網路系統上進行年檢申報,填寫相應資料;

2、准備紙質材料和icp許可證原件,提交至通信管理局;

3、等待通信管理局年檢審核結果,通報年檢通過或者不通過情況;

4、核證校檢,icp許可證蓋章領證。

企業年檢ICP的基本常識有:

1、icp許可證的年檢時間是每年的一月到三月;

2、企業在網路系統上進行年檢申報,填寫相應資料;

3、企業需填寫年度電信業務經營許可證年檢調查問卷;

4、企業報送材料要以A4紙大小為准,有特殊要求除外;

5、企業報送材料時,材料應按照辦證指南要求排列;

6、年檢內容必須真實可靠,有違規和虛假性者,將吊銷年檢企業的icp許可證;

7、由會計師事務所來提供相關年檢的驗資報告等。

9. ICP-MS的應用

9.3.5.1 定性分析

ICP-MS是一種非常有用、快速而且比較可靠的定性檢測手段。採用掃描方式能在很短時間內獲得全質量范圍或所選質量范圍內的質譜信息。依據譜圖上出現的峰可以判斷存在的元素和可能存在的干擾。如果分析前對樣品基體缺乏了解,可以在定量分析前先進行快速的定性檢查。商品儀器提供的定性分析軟體比較方便,一些軟體可同時顯示幾個譜圖,並可進行譜圖間的差減以消除背景。縱坐標(強度)通常可被擴展,也可選擇性地顯示不同的質量范圍,以便詳細地觀察每個譜圖。

9.3.5.2 半定量分析

許多ICP-MS儀器都有半定量分析軟體,依據元素的電離度和同位素豐度,建立一條較為平滑的質量-靈敏度曲線,該響應曲線通常用適當分布在整個質量范圍內的6~8個元素來確定。對於每個元素的響應要進行同位素豐度、濃度和電離度的校正,從校正數據可得到擬合的二次曲線。未知樣品中所有元素的半定量結果都可以根據此響應曲線求出,其准確度為-59%~+112%,精密度(RSD)為5%~50%。和定量分析一樣,每次分析前必須重新確定校準曲線。因為響應曲線的形狀與儀器的最佳化方式關系密切。除曲線的形狀外,曲線位置的偏移(靈敏度)也可能隨儀器每次的設置而不同,偏移的大小可通過測量質量居中的一個元素,如115In或203Rh的靈敏度加以確定,這一步驟在8 h內可能要進行多次。一旦響應曲線建立,未知樣品中所有元素的濃度都可根據響應曲線求出,用此方法獲得的數據准確度變動較大,主要取決於被測元素和樣品的基體。

9.3.5.3 定量分析

定量分析常用的校準方法有外標法、標准加入法和同位素稀釋法,其中外標法應用最為廣泛。

(1)外標法

測定未知樣品元素濃度大多採用外標法。對於溶液樣品的校準來講,外標法需要配製一組能覆蓋被測物濃度范圍的標准溶液。一般採用和樣品溶液同樣酸度的水溶液標准即可。對於固體樣品直接分析,比如激光燒蝕法,標準的基體必須與未知樣品匹配。在溶液分析或固體分析中,也可以標准參考物質為標准進行校準。與人工合成多元素標准溶液相比,採用同類型天然標准參考物質制備標准溶液雖然具有制備簡單、流程相同、可扣除同一本底、有效減少系統偏差等優點,但其不足之處是元素的推薦值與真值之間的偏差將被未知樣品繼承。實際上,有些標准物質的不確定度變化較大,有些結果在使用過程中又以不斷積累的數據來修改參考值。所以,一般來講,不推薦用標准參考物質進行原始校準。

標准數據通常採用最小二乘法擬合校準曲線,可通過校準曲線的相關系數判斷曲線對於測得的數據的擬合性,校準曲線最好採用多點標准擬合。校準曲線可以儲存,但在每次分析前必須重新確定校準曲線。因為響應曲線的形狀以及靈敏度與儀器的最佳化方式關系密切,會隨每次的參數設置的不同而不同。

(2)內標法

內標法是在樣品和校準標准系列中加入一種或幾種元素,主要用來監測和校正信號的短期漂移和長期漂移以及校正一般的基體效應。不過,採用內標法可以補償基體抑制效應,但並沒有解決根本問題。受基體空間電荷抑制的影響依然存在,只是對得到的信號採取了數學方法校正而已。

對於內標元素的選擇,一般遵循以下原則:樣品中不含該種元素;不受樣品基體或分析物的干擾;不會對分析元素產生干擾;不能污染環境;最好與分析元素的質量接近;內標元素的電離電位最好與分析元素接近。常用的內標元素有45Sc、103Rh、115In、159Tb、209Bi。這些元素的質量居質量范圍的低、中、高三部分,它們在多數樣品中的濃度都很低,幾乎100%電離,都不受同量異位素重疊干擾,都是單同位素或具有一個豐度很高的主同位素。

分析溶液形式的樣品時,內標元素可以在樣品處理過程中加入,也可在測定時單獨採用內標管引入,通過三通接頭和樣品溶液混合後引入霧化系統。

(3)標准加入法

當試樣組成比較復雜,基體效應、雜質干擾比較嚴重而又無法配製與試樣成分相似的標准溶液時,標准加入法就成為首選。標准加入法是將一份樣品溶液均分為幾份,然後在每份溶液中分別加入不同濃度的被測元素的溶液。由這些加入了標准溶液的樣品和一份未加入標准溶液的原始樣品溶液組成校準系列,分析這組校準系列。用被測同位素的積分數據對加入的被測元素的濃度作圖,校準曲線在X軸上的截距(一個負值)即為未加標的待測樣品中的濃度。現在的儀器分析軟體一般都有標准加入法程序,所以測定和計算比較方便簡單。

標准加入法中加入的被分析元素的濃度一定要合適,其增量最好接近或稍大於樣品中的預計濃度。由於所有測定樣品都具有幾乎相同的基體,所以結果的准確度比較好。但採用這種方法前必須知道被測元素的大致含量,而且使用該方法的前提是待測元素在加入濃度范圍內的校準曲線必須為線性,因此當對樣品的濃度一無所知或當待測元素含量較高時,這種方法的使用會受到一些限制。由於樣品制備麻煩,使用起來很費時,而且只適用於少數元素的測定,一般只用於少數情況。

(4)同位素稀釋法

在待測元素滿足存在至少兩種穩定同位素,或者有長半衰期的放射性同位素的前提下,向分析樣品中加入已知量的待測元素的某一濃縮的標記同位素(通常稱稀釋劑),並與樣品待測元素的同位素混合均勻,從而改變了樣品中的待測元素的同位素的豐度。由於較高豐度的同位素在混合後被稀釋,豐度有所降低,故該方法稱為同位素稀釋法。

同位素稀釋法不適合本身沒有同位素的元素或僅有一個同位素但不存在同量異位素干擾的元素。

當樣品中存在多元素時,同位素稀釋法分析步驟如下:

1)對樣品進行半定量分析,估計諸元素的濃度;

2)根據待測元素大致濃度求出同位素稀釋劑加入量,使標記同位素與參比同位素離子流信號強度盡量相似;

3)將加入同位素稀釋劑的樣品充分混勻,保證樣品中待測元素的參考同位素和標記同位素充分混合;

4)測量參考同位素和標記同位素比值的變化;

5)計算得出同位素稀釋法定量分析的結果。

10. ICP-MS法測定

儀器設備與器皿

電感耦合等離子體質譜儀。

Carius管一種高硼厚壁耐高壓大玻璃安瓿瓶。裝溶液部分長20cm,外徑1.9cm。壁厚3mm。細頸部分長6cm,外徑1cm,壁厚1.5mm。還可根據需要改變尺寸。

不銹鋼套管兩端有帶泄壓孔的螺旋帽,尺寸大小取決於Carius管的大小。

准確控溫鼓風烘箱20~300℃,±1℃。

高溫爐1100℃。

離心機可離心10~50mL離心管。

鋯坩堝直壁,35mL(美國MetalTechnologyInc.生產),使用前置鋯堝於高溫爐中,加熱升溫至250℃,以後每15min增加25℃,直到700℃。於700℃保溫45min,然後冷卻至室溫。這樣堝壁表面被鈍化,從銀灰色轉為黑色,可在一定程度上保護坩堝在試樣熔融時少受過氧化物侵蝕。使用前用熱12mol/LHCl清洗3次。在反復使用前重復以上操作。

Teflon分液漏斗120mL。

Teflon或聚丙烯離心管50mL、15mL、10mL。

Teflon燒杯150mL。

Parafilm密封膜。

Teflon試劑瓶30mL、60mL、120mL、250mL、500mL。

石英試劑瓶1000mL、2000mL

鼓泡和洗氣裝置可選用養金魚的小氣泵,產生的氣體經裝有超純水的洗氣瓶清洗後通入蒸餾瓶。用針形伐調節通入氣泡的速度。

蒸餾裝置常規蒸餾裝置示於圖86.1a中。材質為普通玻璃,由3部分組成:①送氣系統,由氣泵、洗氣瓶和相互連接的乳膠管組成。②主體蒸餾部分,在100mL圓底磨口蒸餾瓶上面裝有迴流管。一側有通氣管,可通入潔凈空氣到蒸餾瓶底部溶液中,通氣管底部與蒸餾瓶底部內側距離約為0.5~1cm,以保證通氣順暢。另一側上部有帶磨口排氣管,可導出揮發性蒸餾產物OsO4。③OsO4吸收部分,25mL比色管,內裝5mL超純水,置於冰水浴中。

Carius管直接蒸餾分離鋨方法裝置示於圖86.1b中。蒸餾裝置由3部分組成:①送氣系統,由氣泵、流量計、洗氣瓶及塑料連接管組成。②主體蒸餾部分,Carius管置於圓底燒瓶中,靠水浴加熱。Carius管密封頭為3cm長硅膠管(外徑12mm,壁厚2mm)用玻璃堵頭密封硅膠管一頭,然後用針在硅膠管兩側向斜下方扎2個孔,分別插入2根Teflon通氣管(外徑2mm,壁厚0.5mm),其中進氣管較長,位於管內一端可達到逆王水液面下底端,出氣管較短,管內一端位於Carius管上部無溶液處。實驗前要預先准備好多套Carius管密封頭。③OsO4吸收部分,5mL玻璃試管內裝2mL超純水,置於冰水浴中,吸收蒸餾出的OsO4。為防止Os的記憶效應,硅膠管和Teflon通氣管均為一次性使用。

圖86.1 蒸餾裝置示意

器皿清洗

Carius管清洗首先用去污粉初步清洗,洗掉表面油污和灰塵,然後泡在K2Cr2O7-H2SO4洗液中一周,取出用超純水清洗干凈,150℃烘乾,用干凈的塑料袋包裝好,備用。如果Carius管的加工過程沒有Re、Os污染,也可以直接使用,不清洗。

玻璃蒸餾器、燒杯、比色管和其他玻璃器皿清洗用100g/LKOH乙醇溶液浸泡2h,用水清洗後在熱的稀王水中煮0.5h,最後用超純水沖洗干凈。

Teflon分液漏斗和燒杯清洗使用完畢後立即用熱水沖洗,然後在熱的(1+4)HCl中浸泡,最後用超純水沖洗干凈。

試劑與材料

試劑中若Re或Os含量大於1pg/g,需進行純化,以確保Re和Os含量均小於1pg/g。

超純水電阻率18MΩ·cm。

丙酮MOS級。

NaOH溶液優級純,c(NaOH)=5mol/L。

Na2O2分析純。

超純HCl優級純HCl經雙瓶蒸餾純化。純化後,c(HCl)=10mol/L。

超純HNO3用小氣泵通入空氣到裝有超純水的250mL玻璃洗氣瓶,然後通入裝有優級純硝酸的250mL蒸餾瓶中,加熱微沸2h除去痕量Os。通氣速度2~3氣泡/s。再進行一次雙瓶蒸餾除去Re。純化後,c(HNO3)=15.5mol/L。

H2O2優級純。

H2SO4MOS純。

185Re稀釋劑金屬粉末(美國橡樹嶺國家實驗室產品)。

190Os稀釋劑金屬粉末(美國橡樹嶺國家實驗室產品)。

金屬Re帶高純金屬w(Re)=99.999%(美國Cross公司)。

(NH4)2OsCl6光譜純,英國JohnsonMalthey產品。

185Re、190Os稀釋劑溶液稀釋劑溶液的制備與濃度標定見附錄86.5A。

同位素比值標准溶液同位素比值標準的配製與測定見附錄86.5B。

Re-Os同位素標准物質輝鉬礦定年標准參考物和其他岩石礦物標准參考物定值數據列於附錄86.5C。

試樣制備

1)樣品採集和加工。輝鉬礦是最重要的Re-Os定年礦物。對野外採集的輝鉬礦礦石樣品粉碎後進行輝鉬礦單礦物挑選,將選出的輝鉬礦單礦物置於顯微鏡下檢查,確保晶體新鮮、無氧化、無污染,然後,將其研磨至小於74μm。有些輝鉬礦成片狀,很難磨細,可用剪刀剪碎後進行研磨。研磨時可加入少許無水乙醇以防止試樣飛濺。裝入稱量瓶,在80℃烘2h,置於乾燥器中備用。用於Re-Os同位素分析。

為了減少輝鉬礦中187Re和187Os失耦現象對准確測定年齡的影響,一定要多采樣,細磨碎。各種地質體里輝鉬礦中Re、Os含量差別較大,取樣量也有很大差別。一般希望准備0.3~1g試樣,特別是對於易發生失耦現象的大顆粒、長年齡以及鎢礦石英脈中的大顆粒輝鉬礦,要有1g左右的試樣。大的晶體比小的晶體失耦現象嚴重,所以最好多選小晶體。將所選顆粒試樣磨細(<0.1mm)混勻,有利於得到穩定重現的年齡結果。

其他的Re-Os定年礦物,Re、Os含量較低,一般需要准備5g左右的試樣。對於Cu-Ni硫化物礦,最好選擇新鮮的、純的塊狀硫化物礦石。

為了得到相關性很好或者說權重均方差較小的Re-Os等時線,要在較大范圍內多采一些試樣,最好有10個試樣,使得Re含量和Re/Os比變化較大。如果只在一塊礦石中取樣,可能導致點在等時線上分布過於集中,等時線年齡誤差過大。

2)試樣中Re、Os含量的初測。不同岩石礦物中Re、Os含量變化很大。首先可根據Re、Os在各種岩石礦物中的大約含量決定取樣量,並做初步測定,根據測定結果決定實際取樣量和稀釋劑加入量。可根據實驗室條件自行選擇一種簡便易行的方法進行初測,也可直接按下述試樣分解操作,待得到結果後,再調整取樣量和稀釋劑加入量,重新進行精確測定。

3)取樣量和稀釋劑加入量。根據試樣中Re、Os大約含量和儀器的靈敏度決定取樣量和稀釋劑加入量。詳細計算過程參見下面測定結果計算部分。一般來說,輝鉬礦Re、187Os含量較高,取樣量約為2~400mg;其他硫化物和岩石試樣Re、Os含量低,取樣量約為0.2~2g。稀釋劑的加入量應大約等於試樣中Re、Os的含量。對於不同Re/Os比值的試樣,應採用不同濃度、不同混合比的混合稀釋劑。採用混合稀釋劑可消除年齡計算中稀釋劑的稱量誤差。

4)試樣分解。本節只介紹Carius管溶樣和鹼熔兩種最常用的試樣分解方法。對於輝鉬礦、黃鐵礦、毒砂、橄欖岩等試樣,目前一般多採用Carius管溶樣方法。對於難熔岩石礦物,如含鉻鐵礦、尖晶石等試樣,可採用鹼熔方法或高溫高壓(~300℃)Carius管溶樣方法。

a.Carius管王水介質分解試樣。准確稱取一定量(2~1000mg,精確到0.01mg)試樣。通過細長頸玻璃漏斗加入到Carius管底部。緩慢加乾冰或液氮到已裝有半杯乙醇的保溫杯中,邊加邊攪拌,使成黏稠狀,保持溫度在-50~-80℃。把裝好樣的Carius管放到該保溫杯中,把事先准確稱取在Teflon小瓶內的一定量(精確到0.01mg)混合稀釋劑溶液通過原細頸漏斗加入到Carius管底部,順序加入3mLHCl、5mLHNO3、1mLH2O2。取樣量少時,酸量可適當減少。H2O2的加入可提高ICP-MS測定Os的靈敏度,如Os含量高時可以不加。要注意一定要當一種溶液冷凍後再加入後一種溶液,否則可能由於稀釋劑中190Os的少量揮發損失導致年齡測定值偏高。待管內溶液完全冷凍後,用煤氣氧氣火焰加熱封好Carius管的細頸部分。為了防止凍結溶液回到室溫後,因試樣和試劑反應激烈,管內壓力驟然增大可能發生爆炸,最好在管內溶液解凍前就將Carius管放入兩端有泄壓孔的不銹鋼套管內。將套管輕輕放入鼓風烘箱內,估計化凍後,逐漸升溫到230℃。保溫24h。黃鐵礦與逆王水反應激烈,升溫到200℃即可。在高溫加熱時,有可能發生爆炸,但有鋼套保護,不會造成人身傷害。待冷卻到室溫後,取出Carius管,再放入-50~-80oC的保溫杯中。在底部溶液凍結的情況下,用玻璃刀在細頸部分上端劃痕。用煤氣氧氣火焰燒紅一根細玻璃棒的一端,觸燙劃痕,使產生裂紋(有時管內壓力過大,Carius管的端頭可能崩掉,造成人身傷害,最好先在Carius管細頸部分用火焰熔化玻璃燒一個洞,泄壓後再劃痕開管),而後放入冰櫃。測定前取出,放入冰水浴中。待所封溶液解凍融化後,用木棒輕敲Carius管細頸部分頂端使其斷開,轉出溶液。以上操作涉及高溫高壓,操作者胸前要有1cm厚有機玻璃屏蔽板,並戴防護面具。避免爆炸造成人身傷害。一定要注意安全!

b.鋯堝鹼熔分解試樣。稱取一定量(精確到0.01mg)混合稀釋劑於鋯坩堝中,放入冰箱中冷凍0.5h。加入過量5mol/LNaOH溶液,在瞬間中和稀釋劑中的酸,並轉化為使錸、鋨穩定的鹼性溶液。注意輕加、輕搖稀釋劑溶液,盡量不要使溶液爬壁過高,否則嚴重影響同位素交換平衡,導致結果誤差偏高。冷卻的鋯堝可吸收酸鹼中和所產生的熱量,以防止稀釋劑中鋨的損失。蒸干轉為鹼性介質的稀釋劑後,稱入0.5~1g(精確至0.0001g)試樣和4gNaOH。為避免污染,外套瓷坩堝,放入325℃高溫爐中。升溫速度25℃/20min,至400℃。這是為了熔化NaOH以使試樣和稀釋劑均勻化,在此還原條件下要盡量輕一些搖動(試樣的流動性不好)。冷卻,加入4gNa2O2(加入4gNa2O2後,溫度升到450℃以上熔融液流動性變好。如需過夜操作,把帶試樣的鋯堝放在乾燥器內保存)。混合物先後在450℃、550℃和650℃各停留20min,並搖動幾次。冷卻後,擦凈鋯堝外壁,放入已有50mL熱水的150mLTeflon燒杯內,注意水一定要蓋過坩堝,蓋蓋。在電熱板上微沸1h。用水清洗並取出坩堝。繼續加熱至提取液體積為50mL。轉入50mL離心管,離心。一半上清液轉入Teflon分液漏斗中用於Re的萃取分離,另一半提取液轉入蒸餾瓶用於Os的分離。

5)Re-Os分離流程。

a.Os的常規蒸餾。對於Carius管試樣分解直接用20mL水將管中液體轉入蒸餾裝置的蒸餾瓶中。用25mL比色管,內裝5~10mL超純水,放在冰水浴中,吸收蒸餾出的OsO4(圖86.1a)。加熱微沸,蒸餾30min。水吸收液用於ICPMS測定Os同位素比值。

對於鹼熔試樣分解方法將一半提取液轉入蒸餾裝置的蒸餾瓶中,加入約0.5gCe(SO4)2,安裝好蒸餾裝置後,從頂部帶活塞的漏斗加入約30mL9mol/LH2SO4,然後按上一段方法進行蒸餾,用5~10mL超純水吸收蒸餾出的OsO4

b.Carius管直接蒸餾。將溶好冰凍的Carius管打開,蒸餾前放在冰水浴中回溫後,斷開細頸,加入數毫升MilliQ水,將事先准備好的Carius管密封頭套在Carius管的細頸部分[圖86.1(b)],按「儀器設備與器皿」中蒸餾裝置的說明連接好管路,在Teflon管插入硅膠管處用水幫助密封。調節到合適的通氣流速,觀察到Carius管內溶液和OsO4吸收液中氣泡均勻而穩定後,將其置於裝有微沸水的燒瓶中,在選定的進氣流量條件下,進行直接蒸鎦。用內裝2mL超純水的5mL玻璃試管(冰水浴)吸收蒸餾出的OsO4

c.丙酮萃取分離Re。對於Carius管試樣分解方法,將蒸餾Os後的殘液置於120℃電熱板上加熱至近干(如果Re含量很高,也可只取部分溶液進行此項操作),加入少量水加熱趕酸,重復趕酸一次。加入10mL6mol/LNaOH,微熱以促進轉為鹼性介質。將鹼性試樣溶液和沉澱一並轉入120mLTeflon分液漏斗中。加入10mL丙酮萃取Re。振盪1min,靜止分層(如沉澱太多,需多加6mol/LNaOH溶液,轉入50mL離心管離心,將上層清液轉入分液漏斗進行分相)。棄去下層水相和沉澱。加2mL6mol/LNaOH溶液到分液漏斗中,振盪1min,進一步洗去丙酮相中的雜質,棄去下層水相。將丙酮相轉入50mL離心管中,離心10min,用滴管取出上部丙酮到已加有2mL水的100mLTeflon燒杯中(這一次離心是為了保證丙酮相不會夾雜鹼液,防止以後溶液含鹽量過高而導致霧化器堵塞)。由於丙酮沸點為56.48℃,為避免爆沸,在電熱板上開始加熱務必保持約50℃,待丙酮蒸發完後,可升高電熱板溫度到120℃,繼續加熱剩餘水溶液至干。用0.5mL超純HNO3中和溶解殘渣。有時HNO3提取液呈黃色,這可能是丙酮的降解產物。反復加熱近干並滴加H2O2和HNO3,可使溶液清亮無色。該溶液被稀釋為約含Re3ng/mL的(2+98)HNO3溶液,用ICP-MS測定Re同位素比值。

對於鹼熔方法分解的試樣,特別適合丙酮萃取分離Re。因為無需進行介質轉化,將一部分提取液直接轉入Teflon分液漏斗中,按上一段方法進行Re的萃取分離。

以上是通用的方法。對於Re含量高,取樣量在50mg以下的輝鉬礦試樣,可以只加4mL6mol/LNaOH轉化試樣成鹼性介質,並直接轉入10mLTeflon離心管內,加入4mL丙酮,震搖1min,離心分相,用滴管取出上面部分丙酮溶液,按前述方法制備成含Re約3ng/mL的(2+98)HNO3硝酸溶液,用ICP-MS測定Re同位素比值。

Re、Os同位素比值測定

以ThermalX-7ICP-MS為例的要求操作參數見表86.5。

表86.5 ICP-MS儀器測量參數

ICP-MS採用溶液進樣,被測元素在ICP中發生電離,四極桿選擇通過的質量數,最後用電子倍增器接收信號,採用動態跳峰的方式得到同位素比值。ICP-MS測量不同試樣時通常需要仔細清洗Teflon進樣管,密切監控溶液的基體效應、質量分餾效應和元素間質量干擾。在進行同位素分析時仔細調節儀器參數,以達到最佳測量狀態。

一般來說金屬硫化物中Re的含量比Os含量高得多。獲得正確地質年齡的關鍵之一是ng量級甚至pg量級Os含量及同位素組成的准確測定。Os的價態行為比較復雜,在酸性、鹼性和水溶液中主要以+4、+6和+8價狀態存在;隨著溫度和放置時間的變化,價態很容易轉化。以往實驗證明(何紅蓼等,1993),不同價態的ICP-MS靈敏度差別較大。這是因為被分析溶液經過霧化形成氣溶膠進入等離子體,其霧化效率只有1%~2%。Os(+4、+6)的信號正是由這~2%的有效霧化部分所產生的,其餘~98%則未經利用而作為廢液排除。因Os(+8)有很強的揮發性,在排廢前的霧化過程中就以OsO4氣體形式逸出,被載氣帶入ICP,使+8價Os的靈敏度比+4價和+6價高~50倍,這有效地提高了ICP-MS測定Os的靈敏度和精度。OsO4的易揮發性帶來了ICPMS測定時的高靈敏度,同時也影響了OsO4水溶液長期保存的穩定性。用於ICP-MS測定的OsO4水溶液如放置時間太長,OsO4的揮發損失將導致Os信號變小。為了防止OsO4揮發損失,可將其冷凍(-18℃)。存於25mL玻璃比色管中的OsO4水溶液體積不要超過5mL,並盡量將比色管斜放,否則比色管容易被凍裂。

OsO4水溶液最好貯藏在玻璃或石英容器中。如貯藏在聚乙烯瓶中,數小時後就被瓶壁還原吸附,ICP-MS測定信號就完全消失了。

ICP-MS測定Re、Os採用溶液直接進樣,簡單快速。為了得到准確的同位素比值,一般要重復5次進樣測定。OsO4溶液能夠滲透到Teflon進樣管的管壁中,且氣態OsO4會分布於整個霧化系統的各個死角,具有很強的記憶效應。為了清洗Teflon進樣管中記憶的Os,首先用超純水清洗,再用(5+95)超純HNO3和H2O2交替清洗進樣管。最後用超純水徹底將進樣管清洗干凈,以避免試樣之間的交叉污染。一般ICP-MS採用蠕動泵進樣,有利於溶液勻速進入系統。但在泵對軟管的推動和擠壓下蠕動泵的軟管內壁變得粗糙,使Os的記憶效應更為嚴重。在測定Os時最好利用霧化器形成的負壓直接將溶液引入。

電子倍增器在脈沖方式工作時,在高計數率的情況下,檢測器獲得的計數比實際到達檢測器的離子數要少,這種現象主要是檢測器的死時間所致。在同位素分析中,為了獲得較好的精密度和准確度,一般要求足夠高的計數率,由此可能會導致豐度較高的同位素離子計數率受到死時間的嚴重影響,從而影響同位素比值測定的精度和准確度,因此必須對死時間進行校正。一般儀器在計算比值時會自動扣除隱含的死時間。儀器的死時間會隨著儀器使用時間和電子倍增器性能的變化而有改變,對於要求精確的同位素比值測定最好經常測定一下。死時間校正公式為Vanhaecke1998年得出:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

式中:Ccorr為經過死時間校正後的同位素計數值;Cobs為未作儀器死時間校正時觀測到的同位素的計數值;τ為檢測器死時間。

測定死時間的主要步驟為:配製一組不同濃度的普通Re溶液;在死時間設置為零的條件下測定每個溶液的同位素比值;對各濃度測定的同位素比值分別用0ns、10ns、20ns、30ns、40ns、50ns、60ns、70ns死時間進行校正;計算同位素比值歸一化值R,R為死時間校正後的Re同位素比值(187/185)除以推薦值1.674(Bohlkea,2005);以歸一化值R為縱坐標,校正所用的死時間為橫坐標作圖,得到不同濃度系列的數條直線;各濃度直線的相交點對應的時間即為需要確定的檢測器的死時間(圖86.2)。從理論上講,不同濃度的直線應交匯於一點,但實際測定值總有一定誤差。從圖上可見,此次死時間的測定結果約為43ns。

圖86.2 檢測器死時間測定

死時間的測定不可能完全准確,所以即使經過死時間校正,仍會存在一定誤差,特別是高計數率時。在測定比值的時候,分子和分母都會受到影響;如果比值接近1時,最後給比值帶來的誤差會由於相互抵消而減小,即比值測定結果受死時間誤差的影響較小。假定死時間的誤差為5ns,經過上面公式計算,如果測定的同位素比值分別為0.2、0.5和0.8,要求比值的偏差在0.1%以下,那麼分母同位素計數率的上限值分別為20×104、40×104和100×104。一般控制在40×104以下。

質量分餾效應和同位素干擾校正

1)質量分餾效應校正。與N-TIMS相比,ICP-MS的一個嚴重缺點是質量分餾較大,這直接影響同位素比值測量的准確性,必須加以校正。普通Os有7個同位素,其中187Os和186Os屬放射成因同位素,其他5個穩定同位素之間的比值是不變的,很適合於用內標法進行質量分餾校正。內標法要求質量分餾和同位素質量之間存在著某種函數關系(線性規律、指數規律和對數規律)。實驗結果表現出近似的線性關系和對數關系。對於未加稀釋劑的普通鋨溶液,可以用內標在線校正。因為一般認為,在Os的7個同位素中,187Os是放射成因的,在不同的岩石礦物中它與其他同位素的原子數比值變化很大。188、189、190、192這4個同位素的原子數之間的比值不變且具有較高的同位素豐度,因此可以根據它們之間質量分餾和同位素質量之間的函數關系求得187/188的分餾系數,從而對實際測量的187/188值進行校正。為了得到較准確的質量分餾和同位素質量之間的函數關系,每個質量峰都要有足夠高的計數率。

Re只有兩個同位素,不適合用內標法進行分餾校正。曾嘗試在測量Re的同位素組成時,在Re的待測溶液中添加Ir,利用Ir同位素組成對Re進行在線同位素分餾校正;但是只有當Ir濃度與Re濃度接近時,才能得到好的分餾校正結果(楊勝紅等,2007)。

以上的分餾校正方法都取得了一定的效果。從方便、簡單和實效方面考慮,常採用與稀釋法所得到的同位素比值接近的同位素比值標准為外標來進行分餾校正。採用外標法要求儀器比較穩定。為了得到准確的比值,有時測一個試樣,緊跟一個同位素比值標準的測定。

質量分餾校正採用外標法,按下式校正:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

式中:Rtrue表示待測試樣真正的同位素比值;Rmeas表示ICP-MS實測待測試樣的同位素比值;F分餾系數。

按下式計算分餾系數:

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式中:R(iso.std)meas表示同位素比值標准溶液ICP-MS實測的同位素比值;R(iso.std)N表示同位素比值標准溶液N-TIMS多次測量所得同位素比值的平均值。由於NTIMS的質量分餾遠好於ICP-MS,故以N-TIMS所測同位素比值作為校正ICP-MS所測同位素比值的標准。

2)Re、Os同位素干擾校正。

等離子體質譜儀(ICP-MS)同位素干擾校正187Re和187Os是同質異位素,雖然已對Re、Os進行了化學分離,難免有分離不夠完全的情況。在測量Re的同位素組成時,應該監測190Os以檢查是否存在有少量187Os的干擾;在測定Os的同位素組成時,應該監測185Re以發現是否存在少量187Re的干擾。如果需要同時測定186Os,還必須監測182W質量峰,根據186W/182W豐度比值來扣除186W對186Os的質量干擾。

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