LA-ICP-MS全稱激光剝蝕-等離子體質(zhì)譜儀，是近20年來迅速發(fā)展起來的原位、微區(qū)、微量元素分析技術(shù)。它的出現(xiàn)得益于現(xiàn)代分析技術(shù)以及地球科學(xué)的迅猛發(fā)展。

LA-ICP-MS簡(jiǎn)介

　　LA-ICP-MS它主要由兩臺(tái)儀器組成，LA指的是激光設(shè)備，ICP-MS指的是成分分子儀器。從1985年Gray首次將激光剝蝕技術(shù)與ICP-MS聯(lián)用以來，在這20多年來時(shí)間內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)不論在儀器結(jié)構(gòu)性能還是在分析應(yīng)用的研究領(lǐng)域均取得了重大進(jìn)展。

　　目前LA-ICP-MS的應(yīng)用主要集中于地質(zhì)、環(huán)境、生物、材料、工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)等領(lǐng)域，可分析主量、微量、痕量、超痕量元素特別在稀土元素、PGEs、同位素分析等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。它具有原位、實(shí)時(shí)、快速的分析優(yōu)勢(shì)以及靈敏度高、檢出限低、空間分辨率高、譜線相對(duì)簡(jiǎn)單、多元素同時(shí)測(cè)定及可提供同位素比值信息的檢測(cè)能力。

LA-ICP-MS的原理

　　LA-ICP-MS系統(tǒng)主要由激光剝蝕裝置(LA)、電感耦合等離子體源(ICP)和質(zhì)譜檢測(cè)器(MS)三大部分所組成。其中LA對(duì)樣品進(jìn)行剝蝕完成取樣功能，ICP形成的樣品氣溶膠通過高溫(約7000K)等離子體將其離子化，MS作為質(zhì)量過濾器檢測(cè)離子。

　　LA-ICP-MS激光剝蝕裝置包括高能量的激光器、光束傳輸系統(tǒng)、樣品池和觀測(cè)系統(tǒng)。激光器產(chǎn)生高能激光用于剝蝕樣品，分析用的激光器一般分為連續(xù)激光器和脈沖式激光器;光束傳輸系統(tǒng)是由一系列透鏡、反射鏡組成的一套光學(xué)系統(tǒng)，其作用是將激光器產(chǎn)生的高能激光導(dǎo)人到樣品表面進(jìn)行剝蝕;樣品池是放置分析樣品的地方，可配備精密移動(dòng)平臺(tái)用于做元素分布分析，內(nèi)通載氣將激光剝蝕產(chǎn)生的氣溶膠帶人ICP系統(tǒng)，其通過一根長(zhǎng)短、內(nèi)徑適合的Teflon管與ICP的炬管相連;觀測(cè)系統(tǒng)通常采用CCD攝像頭進(jìn)行觀測(cè)，用以調(diào)整激光器與樣品間的距離使樣品的分析位置正好處于激光焦點(diǎn)上，同時(shí)也可觀察激光剝蝕樣品的過程。

　　LA-ICP-MS激光剝蝕系統(tǒng)主要由激光發(fā)生器和剝蝕平臺(tái)兩部分構(gòu)成。

　　LA-ICP-MS激光發(fā)生器主要有固態(tài)和氣態(tài)兩種發(fā)生機(jī)制，Z常用的納秒激光有固態(tài)Nd:YAG激光發(fā)生器和氣態(tài)ArF激光發(fā)生器。從早期的紅外激光(1064nm)到目前人們青睞的紫外激光剝蝕系統(tǒng)(213nm、193nm)，激光剝蝕系統(tǒng)在提高空間分辨率(5-160μm)，提高物質(zhì)吸收率，降低分餾效應(yīng)，改善測(cè)量精密度上都獲得重大改進(jìn)。激光剝蝕系統(tǒng)發(fā)展的另外一個(gè)重要趨勢(shì)是飛秒激光剝蝕系統(tǒng)。飛秒激光剝蝕系統(tǒng)在降低元素分餾效應(yīng)等方面跨出了一大步，但由于其系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，需要不斷的調(diào)試與維護(hù)，成本較高，所以目前還不是非常成熟。

　　LA-ICP-MS剝蝕平臺(tái)是由棱鏡系統(tǒng)、剝蝕池和一個(gè)可移動(dòng)的連有載氣平臺(tái)構(gòu)成的。水平的激光束以45棱鏡反射后，通過聚焦系統(tǒng)聚焦到樣品表面上。剝蝕平臺(tái)上方連接有一個(gè)巖礦顯微鏡，能夠在反射光和透射光兩種光源下觀察樣品。剝蝕池上部有光學(xué)玻璃或石英，是一個(gè)可以完全封閉的空間，主要功能是裝樣、保持氣密性、剝蝕以及快速?zèng)_洗，剝蝕樣品會(huì)放在一個(gè)平臺(tái)上，激光通過光學(xué)玻璃垂直射向樣品，激光巨大的能量使得樣品氣化，在載氣的作用下通過剝蝕腔運(yùn)送到等離子體進(jìn)行離子化。由于激光器具有一定的脈沖頻率，而檢測(cè)器處數(shù)據(jù)采集是連續(xù)的，Z終結(jié)果信號(hào)會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀起伏。所以好的剝蝕池的設(shè)計(jì)不僅能夠?qū)馊苣z的損失降低到Z小并且能夠快速的傳輸?shù)絀CP源中，還能夠提供穩(wěn)定的氣溶膠。

LA-ICP-MS的應(yīng)用

　　1、整體分析

　　對(duì)于巖石粉末、玻璃、陶瓷、合金等均一性樣品，LA-ICP-MS采用微區(qū)整體分析方式可有效地克服濕法溶樣過程中帶來的損失和由于溶樣不完全造成的誤差(尤其是一些寄生的難溶副礦物)。由于紫外激光能量耦合效率高，瞬間的剝蝕溫度高達(dá)一萬攝氏度，LA-ICP-MS樣品中難溶元素可被有效地蒸發(fā)進(jìn)入等離子體，從而可提高分析的準(zhǔn)確度。將巖石標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)制成XRF熔餅玻璃，在剝蝕過程中采用較高的剝蝕頻率，較大的剝蝕孔徑，以掃描模式進(jìn)行整體分析。

　　2、單礦物微區(qū)分析

　　對(duì)于直徑小于100μm的單礦物顆粒的微區(qū)分析研究，LA-ICP-MS可準(zhǔn)確地定量分析元素含量及同位素比值，以研究礦物顆粒中元素含量分布變化、具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)特征的礦物的微量元素/同位素分布規(guī)律、流體結(jié)晶相和熔融相之間的分配系數(shù)，從而可推斷成巖物理化學(xué)條件、成因機(jī)制及地質(zhì)構(gòu)造體的演變。單礦物顆粒的微區(qū)分析要求激光剝蝕系統(tǒng)具有較高的空間分辨率和較低的檢出限。

　　LA-ICP-MS在激光剝蝕過程中，需考慮剝蝕能量禍合、剝蝕孔徑、剝蝕頻率等因素的影響，以防止微粒礦物出現(xiàn)裂隙、爆裂或剝蝕其他礦物，造成分析結(jié)果的不準(zhǔn)確性。將礦物制成較厚的探針片，采用較低的激光能量，較小的剝蝕孔徑，單點(diǎn)剝蝕方式進(jìn)行單礦物的微區(qū)分析。