任务矿石中银含量的测定，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法...
任务矿石中银含量的测定
——原子吸收光谱法 任务描述 银的测定方法很多，视银的含量和实验室的工作条件可以选用不同的方法。发射光谱法在测定痕量银的同时，还可以测定硼、钼、铅等组分；低含量的银也可以用光度测定；原子吸收光谱法在银的测定中，获得了广泛的应用，方法简便，灵敏度高。微克级的银可用火焰原子吸收光谱法测定，石墨炉原子吸收光谱法可测定纳克级的银。含量较高的银可以采用容量法进行测定。通过本次任务的学习，掌握原子吸收光谱法测定的方法原理、实验条件、操作方法，能够正确填写数据记录表格。 任务实施 一、仪器及试剂 （1）原子吸收分光光度计、银空心阴极灯。 （2）银标准贮存溶液：称取0.5000g银（99.99%）于100mL烧杯中，加入20mL硝酸（1＋1），微热溶解完全，煮沸驱除氮的氧化物。取下冷至室温，移入1000mL容量瓶中，加入20mL硝酸（1＋1），用不含氯离子水定容。此溶液含银0.5mg/mL。 （3）银标准溶液：移取10mL 银标准贮存溶液于100mL 容量瓶中，加入4mL 硝酸（1＋1），用不含氯离子水定容。此溶液含银50μg/mL。 （4）盐酸（AR）。 （5）硝酸（AR）。 （6）高氯酸（AR）。 二、分析步骤 称取0.2500～1.0000 g试样于250mL烧杯中，加少许水润湿摇散（随同试样做空白试验），加25mL盐酸，加热溶解，低温蒸至溶液体积10mL。加入5～10mL硝酸，继续加热溶解至体积为10mL左右，加5mL高氯酸，加热冒烟至湿盐状，取下冷却，用水吹洗表面皿及杯壁，加入盐酸（加入量使最后测定溶液酸度保持在10%），煮沸使可溶性盐类溶解，冷却至室温，移入容量瓶中（容量瓶大小视含量而定），以水定容，静置或干过滤。滤液于原子吸收分光光度计灯电流3mA，波长328.1nm，光谱通带0.4nm，燃烧器高度5mm，空气流量5L/min，乙炔流量1.0L/min，用空气-乙炔火焰，以水调零，测量溶液的吸光度。将所测吸光度减去试样空白吸光度，从工作曲线上查出相应的银的质量浓度。随同试样做空白试验。 工作曲线的绘制：移取0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 银标准溶液于一组100mL容量瓶中，加20mL盐酸（1＋1 ），用水定容。与试样相同的测定条件下，测量标准溶液吸光度。以吸光度（减去零浓度溶液吸光度）为纵坐标，以银的质量浓度为横坐标，绘制工作曲线。 三、结果计算 样品中银的含量按下式计算： 岩石矿物分析 式中：w（Ag）为银的质量分数，μg/g；ρ为从工作曲线上查得试样溶液中银的浓度，μg/mL；ρ0为从工作曲线上查得试样空白中银的浓度，μg/mL；m为称取试样的质量，g；V为试样溶液的体积，mL。 四、质量表格填写 测定完成后，填写附录一质量记录表格3、4、7。 任务分析 一、原子吸收光谱法测定银的原理 试样经盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸分解，赶尽氟和破坏有机物后，在酸性介质中用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱议上，在波长328.1 nm处测量银的吸光度。方法测定范围为1～500μg/g。 二、银的测定方法概述 1.滴定法 银的滴定法是使用较为广泛的方法之一。基于银与某种试剂在一定条件下生成难溶化合物的沉淀反应，其中碘量法和硫氰酸盐滴定法用得最为普遍。其他还有配位滴定法、亚铁滴定法、电位滴定法、催化滴定法等。这里重点介绍硫氰酸盐滴定法。 在弱的硝酸介质中，硫氰酸钾或硫氰酸铵与银离子反应，形成微溶的硫氰酸银沉淀，反应式如下： Ag＋＋SCN-→AgSCN↓ 用硝酸铁或铁铵钒作为指示剂，终点时过量的硫氰酸钾同 Fe3＋形成红色配合物［Fe（SCN）6］3-。由于Ag＋与SCN-结合能力远比Fe3＋强，所以只有当Ag＋与SCN-反应完后，Fe3＋才能与SCN-作用，使溶液呈现浅红色。 Ni2＋、Co2＋、Pb2＋（大于300mg），Cu2＋（大于10mg）、Hg2＋（大于10μg）、Au3＋以及氯化物、硫化物干扰硫氰酸盐滴定银。此外氧化氮和亚硝酸根离子可氧化硫氰酸根离子，也干扰测定，所以必须预先除去。Pd与SCN-离子生成棕黄色胶状沉淀，也消耗SCN-。以硫氰酸盐作为银滴定剂专属性较差，因此在滴定前一般先将银与其他干扰元素分离。常用的分离方法有火试金法、氯化银沉淀法、巯基棉分离法、硫化银沉淀法、泡沫塑料分离法等。 2.可见分光光度法 自从原子吸收光谱法用于银的测定以来，光度法测定银的研究工作和实际应用显著地减少。然而某些银的光度法具有灵敏度高、设备简单等优点。因此在某种场合下，分光光度法仍不失为银的一种方便的测定手段。 分光光度法测定银的显色剂种类很多，主要有： （1）碱性染料：三苯甲烷类、罗丹明B类； （2）偶氮染料：吡啶偶氮类、若丹宁偶氮类； （3）含硫染料：双硫腙、硫代米蚩酮、金试剂； （4）卟啉类染料； （5）其他有机染料。 下面重点介绍含硫类染料光度法。 用于光度法测定银的含硫染料有：双硫腙、硫代米蚩酮（TMK ）、金试剂等。其中TMK最为常用。TMK是测定银的灵敏度较高的试剂，通常采用胶束增溶光度法进行测定，现已用于岩石、矿物、废水等物料中微量银的测定。在pH值为2.8～3.2 的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，TMK与银形成一种不溶于水的红色配合物，可溶于与水混溶的乙醇溶液中，最大吸收波长为525nm，银量在2.0～25μg/25mL范围内符合比尔定律。具体分析步骤如下： 称取0.5000～1.000g矿样于瓷坩埚中，放入700℃马弗炉中灼烧1.5h，取出冷却，将试样移入100mL烧杯中，加5mL盐酸-磷酸混合酸（4＋1），5mL氯化钠（100g/L），加热溶解，冷却，加40～50mL氨水（1＋3 ）使溶液pH为8～9，过滤于100mL容量瓶中，用水定容，摇匀。吸取10mL清液于50mL烧杯中，加入5mL乙酸（10%），4mL乙酸-乙酸钠（pH4 ）缓冲溶液，1mL 柠檬酸铵（400g/L ）、1mL EDTA（100g/L ）溶液（用15% 氨水配制），1.5mL 0.1g/L硫代米蚩酮的乙醇溶液，摇匀，加入1mL十二烷基苯基磺酸钠溶液（30g/L），移入25mL容量瓶中，用水定容，摇匀。用1cm比色皿，以试剂空白作参比，于波长525 nm处测量吸光度。 3.原子吸收光谱法 在原子吸收光谱法测定贵金属元素中以银的灵敏度为最高，也是目前测定银的主要手段，广泛应用于岩石、矿物、矿渣、废水、化探样品等物料中银的测定。银在火焰中全部离解，自由银原子的浓度仅受喷雾效率的影响。火焰法测定水溶液中银的灵敏度以1% 吸收计，一般为0.05～0.1μg/mL。无论是用空气-丙烷或是空气-乙炔火焰，溶液中共存的各种离子对银的火焰法测定几乎都不产生干扰。此类方法有两种常用的测定介质：氨性介质和酸性介质，酸性介质一般含较高浓度的盐酸，方法最简单，试液中大量铅的影响采用加入乙酸铵、氯化铵或在EDTA及硫代硫酸钠共存下消除。 银的原子吸收分为火焰法和无火焰法两种，方法的对比见表7-4。 为了发挥原子吸收光谱法的优势，广大分析工作者做了大量工作，如采用预富集浓缩、石英缝管技术、原子捕集技术等，进一步提高了方法的灵敏度，满足不同含量银的测定要求，使之成为测定银的行之有效的方法。 原子吸收光谱法按其测定方式，分为直接测定法和预富集分离法。预富集分离又分为溶剂萃取、萃取色谱、离子交换等。 表7-4 火焰法与无火焰法测定银对比 原子吸收光谱法采用空气-乙炔火焰，以银空心阴极灯为辐射光源。用328.1 nm为吸收线，溶液中共存的各种离子均不干扰测定，但如果称样量较大，稀释体积较小时，其背景值较大，此时须用氘灯扣除背景吸收。也可用非吸收线332.3 nm进行背景校正。 本法适用于矿石中20～1000 g/t银的测定。 4.原子发射光谱法——平面光栅摄谱仪 银是属于易挥发元素。在炭电弧游离元素的挥发顺序中它是位于前半部，在铁、锰之间，铅的后面。用电弧光源蒸发铅的试金熔珠时，银要在大部分铅蒸发之后才进入弧焰。在银和金同时存在的矿石中，银总是比金和其他铂族元素蒸发得更快。银的电弧光谱线并不多，灵敏线仅有328.068 nm和338.289 nm两条。其中328.068 nm更灵敏些，测定灵敏度通常可达 1×10-6。其余的次灵敏线，如 224.641 nm、241.318 nm、243.779 nm、520.907 nm、546.549 nm等，测定灵敏度仅为0.03%～0.1%。银缺乏中等灵敏度的谱线。采用上述两条灵敏线测定地质样品中的银是很方便的。它们的光谱干扰很少，对于Ag 328.068 nm需注意Mn 328.076 nm和Zr 328.075 nm的干扰。当矿样中的Cu、Zn含量高时，Cu 327.396 nm、Cu 327.982 nm以及Zn 328.233 nm的扩散背景，也将对这根银线产生极不利的影响。 5.原子发射光谱法——等离子体法 （1）ICP-AES法。ICP-AES具有良好的检出限和分析精密度，基体干扰小，线性动态范围宽，分析工作者可以用基准物质配制成一系列的标准，以及试样处理简便等优点，因此，它已广泛应用于地质、冶金、机械制造、环境保护、生物医学、食品等领域。ICP-AES测银常用的谱线是328.07 nm。 用ICP-AES测银，主要解决基体干扰问题，对于含量较高的试样，经稀释后可不经分离富集而直接测定，对于含微量银的试样，必须经过分离富集，常用手段仍然是火试金、活性炭吸附富集分离、泡沫塑料富集分离等，如果分离方法合适，尚可实现贵金属多元素的同时测定。 （2）ICP-MS法。ICP-MS具有许多独特的优点，与ICP-AES相比，ICP-MS的主要优点是：①检出限低；②谱线简单，谱线干扰少；③可进行同位素及同位素比值的测定。用ICP-MS测定银，基体干扰仍是主要问题，除了经典的火试金法外，也可根据试样性质的不同采用相应的分离手段。 实验指南与安全提示 高氯酸烟不能蒸得太干，否则结果会偏低。 如果试样含硅很高或被灼烧过，加入氢氟酸分解试样。 原子吸收光谱法测定银，按其测定方式，可分为直接原子吸收光谱法和预富集分离-原子吸收光谱法： ——直接原子吸收光谱法：对于银量在10 g/t以上的矿样都可采用直接原子吸收光谱法，一般都在酸性和氨性介质中测定。采用的酸性介质有HCl介质、HCl-HNO3介质、HNO3介质、HClO4介质。HCl介质为10%～20%，由于酸度大，对雾化器腐蚀严重，有人采用HCl-NH4Cl、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介质。采用HCl-硫脲介质，能避免大量钙、铁的吸收干扰。若在HClO4-硫脲介质中进行测定，可测定高铜、高铅中的银。在上述介质中引入酒石酸铵、碳酸铵、柠檬酸铵、酒石酸等掩蔽剂，可消除锰、钙、铅等元素的干扰。在HClO4-硫脲、HCl-硫脲、HNO3-硫脲介质中测定银是目前原子吸收光谱法测定银的较好方法。 氨性介质火焰原子吸收光谱法：氨性介质火焰原子吸收光谱法测定银，是将试样用王水冷浸过夜，用氨水处理后离心制备成氨水-氯化铵介质溶液，将清液喷入空气-乙炔火焰，进行原子吸收光谱法测定。该法已用于化探样品中银的测定。对于含硫、碳的化探样品，不能与金在同一称样中测定，也不能借助灼烧来除去。试样在700℃高温下灼烧1h，银的损失非常严重。该法采用酸浸法直接分解试样，如含有大量有机物易产生一些泡沫，并使溶液呈黄色，但不影响测定。采用氨水-氯化铵为测定介质，使大量金属离子沉淀分离，也使背景值降到最低程度。这样可以提高测量精度，但却降低了方法的检出限。方法的选择性好，经氨水分离后，溶液中的共存离子一般不干扰测定，大量钙产生Ca 328.6 nm背景，在分辨率较高的原子吸收光谱仪上基本没有波及Ag 328.1 nm测定线，但高浓度钙离子会使火焰中原子密度增大，改变银的吸收系数，会产生微小的负误差。在含有足够氯化铵条件下，氢氧化铁对银的吸附甚微，故亦不干扰测定。 ——预富集分离-原子吸收光谱法：预富集分离主要有溶剂萃取、萃取色谱、离子交换溶剂萃取法是富集分离银的有效手段。在原子吸收光谱法测定中，采用溶剂萃取银是目前测定微量银应用最广泛的富集分离方法。该法的优点是：①操作简单快速，不需要特殊的仪器设备；②大大降低检出限，提高灵敏度；③选择性较好，能够排除大量基体的干扰；④直接雾化，使萃取富集分离和原子吸收光谱法测定为一体，联合进行测定。萃取色谱法是原子吸收测定银常用的富集分离方法之一。采用该法富集分离银不但操作简单快速，富集能力强，回收率高，而且易于解脱。与溶剂萃取法相比具有试剂用量少、成本低、不污染环境等优点。采用的萃取剂有：双硫腙、磷酸三丁酯、三正辛胺、P350等。采用的载体有：聚四氟乙烯、泡沫塑料等。离子交换树脂法应用于原子吸收测定银的预富集报道较少。 拓展提高 银精矿分析方法 银精矿为有色金属工业生产过程中的中间产品，确定银的品位及相关元素的含量对银精矿供需双方的交易和生产工艺流程的确定起着重要的作用。主要测定元素除主成分银外，还有金、铜、砷、铋、铅、锌、硫、铝和镁。目前，银和金含量的测定，主要采用最经典的火试金重量法，一般都进行二次试金回收；铜含量的测定，高含量的采用碘量法，低含量的采用原子吸收光谱法；铅和锌的测定，高含量的采用EDTA滴定法，低含量的则采用原子吸收光谱法；砷含量的测定，采用溴酸钾滴定法，低含量的采用原子荧光光谱法；硫含量的测定，采用硫酸钡重量法和燃烧中和法；铋含量的测定，主要是原子荧光光谱法；铝的测定，有光度法和EDTA滴定法；镁的测定，一般采用原子吸收光谱法。随着科学技术的进步和发展，先进的分析测试手段和方法已应用到银精矿的分析测定中，如ICP-AES、ICP-MS和XRF等方法。 火试金法测定金和银：试样经配料，高温熔融，融态的金属铅捕集试料中的金银形成铅扣，试样中的其他物质与熔剂生成易熔性熔渣。将铅扣灰吹，得金银合粒，用乙酸煮沸处理合粒表面黏附的杂质，合粒经硝酸分金后，用重量法测定金和银的含量。 本方法适用于银精矿中0.5～40 g/t金和3000～15000 g/t银的测定。 1.试剂 （1）碳酸钠。 （2）氧化铅：金含量小于2×10-8，银含量小于2×10-7。 （3）氯化钠。 （4）二氧化硅：粒度180～150μm。 （4）以上试剂均为工业纯、粉状。 （5）铅箔：铅含量大于99.9%，不含金银。 （6）硼砂：粉状。 （7）淀粉：粉状。 （8）硝酸钾：粉状。 （9）硝酸，优级纯：不含氯离子，硝酸（1＋7）（1＋2）。 （10）冰乙酸（1＋3）。 2.仪器、设备 （1）分析天平：感量0.1mg和0.01mg；微量天平：感量0.01mg、0.001mg。 （2）试金电炉：最高加热温度在1350℃。 （3）试金坩埚：材质为耐火黏土。高130mm，顶部外径90mm，底部外径50mm，容积约为300mL。 （4）镁砂灰皿：顶部内径约35mm，底部外径约40mm，高30mm，深约17mm。 制法：水泥（标号425 ）、镁砂（180μm ）与水按质量比（15∶85∶10 ）搅拌均匀，在灰皿机上压制成型，阴干3个月后备用。 （5）骨灰灰皿：1份质量的骨灰粉与3份质量的水泥（标号425）混匀，加入适量水搅拌，在灰皿机上压制成型，阴干3个月后使用。 3.分析步骤 （1）称样量：5.00～10.00g。 （2）配料：根据试样的化学组成及试样量，按下列方法于黏土坩埚中进行配料并搅匀，覆盖约5 mm厚氯化钠。①碳酸钠：40 g；②氧化铅：150 g；③二氧化硅：按等于1.0硅酸度的渣型计算加入量；④硝酸钾、淀粉：根据试样中硫及碳量，按铅扣40 g计算加入量（硝酸钾的氧化力为4.0；淀粉的还原力为12 ）。 （3）熔融：将配好料的黏土坩埚置于900℃的试金电炉中，升温40min至1100℃，保温15min出炉，将熔融物倒入已预热过的铸铁模中，保留坩埚。冷却后，铅扣与熔渣分离，把熔渣去掉覆盖剂后收回原坩埚中，用于补正。将铅扣捶成立方体。适宜的铅扣应表面光亮、重35～45 g。否则应重新配料。 （4）灰吹：将铅扣置于已在900℃预热30min的灰皿中，关闭炉门1～2min，待铅液表面黑色膜脱去，稍开炉门，使炉温尽快降至840℃进行灰吹，当合粒出现闪光后，灰吹结束。将灰皿移至炉门口，稍冷后，移入灰皿盘中。 （5）分金：用医用止血钳夹住合粒，置入30mL瓷坩埚中，保留灰皿，用于补正。加入30mL乙酸（1＋3），置于低温电热板上，保持近沸，并蒸至约10mL，取下冷却，倾出液体，用热水洗涤3 次，放在电炉上烤干，取下冷却，称重，即为合粒质量。用锤子捶扁合粒，将捶扁的合粒放回30mL瓷坩埚中，加入15mL硝酸（1＋7 ）放在低温电热板上，保持近沸，并蒸至约5mL，取下冷却，倾出硝酸银溶液，再加入10mL硝酸（1＋1），置于电热板上并蒸至约5mL，取下冷却，用热水洗涤坩埚3次。将盛有金粒的瓷坩埚置于高温电炉上烘烤5min，取下冷却后称量，此为金的质量。将合粒质量减去金粒质量即为银的质量。 （6）补正：将熔渣和灰皿置于粉碎机中粉碎后加入40g 碳酸钠、20g 二氧化硅、15 g硼砂、4 g淀粉搅匀，覆盖约5mg氯化钠。以下按上述操作进行。 4.结果计算 按下式计算金、银的含量，以质量分数表示： 岩石矿物分析 岩石矿物分析 式中：w（Au）和w（Ag）分别为金和银的质量分数，g/t；m1为第一次试金金银合粒的质量，mg；m2为补正金银合粒的质量，mg；m3为试金空白金银合粒的质量，mg；m4为第一次试金获得金的质量，mg；m5为补正合粒中金的质量，mg；m6为空白中金的质量，mg；m0为试样的质量，g。 阅读材料 金银的分析方法发展过程 中国古代金的分析技术可以追溯到石器时代，最古老的黄金分析方法是淘金法，淘金法伴随着黄金被发现和开采的历史，它出现在夏代的新石器时代晚期，距今有4000年以上。当时只能根据拣出的金的个数来判断含金砂石的价值及其产地价值，所以最初的淘金法是一种数量分析法。夏代开始人们认识了黄金的密度较大，以砂石中淘洗出金的多少来判断砂石价值。春秋战国时期淘金法有了新的发展，天平的使用使人们可以定量分析判断砂石及其产地的价值。随着“先碎”、“后淘”工艺的出现，在宋朝淘金法得以进一步的发展，使淘采的对象从砂石扩展到矿石，加上使用天平得以定量分析矿石含金量。 金、银的火法试金在国内外已有悠久的历史，该法是以冶金学的原理和技术运用到分析化学领域。12世纪英国已将灰吹法作为公认的检定方法，1343年法国提出了分金技术。16世纪中期，欧洲已有不少论述试金法的著作，其中载记的方法，已近于现在所用的方法。我国在15～16世纪明代的著作中已经详细地记载了与试金分析有关的金属铅定量捕集银的方法、铅银合金的灰吹法分离、金与银定量分离等技术。在《天工开物》中记载：“欲去银存金，则将其金打成薄片，剪碎，每块以土泥裹涂，入坩埚中鹏砂（即硼砂）焙化，其银即吸入土内，让金流出，以成足色。然后，入铅少许，另入坩埚内，勾出土中银，亦毫厘具在也。”这段记载说明了当时已经掌握了金与银的分离方法，以及明确地提出金属铅捕集银是定量的。 金银的火试金法虽然操作较繁杂，但它是特效方法，迄今仍广泛应用。火试金法从铅试金开始，逐渐发展了锡试金法、锑试金法、铋试金法、锍试金法等。早期用多种含硫、氮的有机物和无机物沉淀的重量法也不少，但多数因选择性不好受到限制，只有少数方法，如还原沉淀金的重量法仍在应用，并列为国内外标准分析方法。经典的火试金法随着科学技术的发展而发展，近年来使用了放射性同位素来检查贵金属在试金过程中的行为，可以直观地和精确地了解贵金属的分布，从而设法减少贵金属在试金过程中的损失。试金法与各种先进的测试手段相结合，并加之电子微量天平的应用，使火试金法得以进一步的发展。该方法具有取样代表性好，方法适用性广，富集效果好等优点。 在中国古代人们还通过利用黄金、白银一些物理性质来对黄金、白银进行鉴别、鉴定、检验。如利用表面颜色、硬度、氧化法、溶解法、试金石法、密度法等来鉴别金、银。 硬度法是人们利用黄金硬度小的特征，对其进行粗略辨识的方法，在《本草拾遗》中就有“咬时极软，即是真金”的记载，因此在民间就流传着用牙咬、指甲划，辨别真金的方法。 表面A色鉴别法就是利用A色鉴别金的成色高低，是一种简单实用的方法。在曹昭著的《新增格古要论》中对不同成色的金有如下记载“其色七青、八黄、九紫、十赤，以赤为足色金也”，是一种半定量的黄金鉴定方法。 试金石法和密度法是较为准确的方法，一直延续至今。 《前汉书·食货志》中有“黄金方寸，二中一斤”的说法。《天工开物》中有“凡金之至重，每铜方寸重一两者，银照依其则寸增重三钱，银方寸重一两者，金照依其则寸重二钱”的记载，由于测试方法和测试仪器的改进，密度法测定金的成色目前仍然使用。 试金石法是一种鉴定金、银真伪和成分的方法。该法实质上与比色分析法中的目视比色法极为相似。通常采用一种称作试金石的石头，在待测物料上磨道，再把对牌以同样的方式在试金石上磨道，通过对比色泽的比较就可以初步确定待测物料的成色。 金银的湿法分析，近年来有很大的发展，出现了一些成熟的、快速的分析方法，利用金银变价性质建立的氧化还原滴定法是测定高含量金银的有效方法。其中金的氧化还原反应滴定法根据反应情况分为两大类：一是以三价金还原为一价金的反应，这类方法的典型代表是氢醌滴定法；另一类是三价金还原为零价金的反应，其代表是碘量法。而银的滴定法最常见是基于银与某种试剂在一定的条件下生成难溶的化合物的沉淀反应，主要有氯化钠法、硫氰酸盐滴定法和碘量法。光度法是研究应用较多的一种方法。吸光光度法与有机溶剂萃取结合，可用于复杂物料的分析，如硫代米蚩酮吸光光度法测定金、双硫腙吸光光度法测定银。此外还有荧光光度法、化学光度法都可以达到很低的检出限。溶出伏安法、离子选择性电极电位法在金、银分析中也有新的发展。原子发射光谱法（AES）用于纯金、纯银已日趋成熟，原子吸收光谱法用于金银的测定是非常成功的，等离子体的应用，为金银分析开拓了广阔的前景。此外，X射线荧光光谱法、动力学法、中子活化分析也有应用。
激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法
一、内容概述 固体微区分析技术由于具有测定样品中元素三维变化的能力，在分析科学的发展中一直是处于令人关注的前沿领域。自从Gray等结合等离子体质谱和激光剥蚀进样方法，于1985 年开创了激光剥蚀电感耦合等离子体（LA-ICP-MS：laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry）联用的固体原位微区分析新技术以来，LA-ICP-MS以其原位（insitu）、实时（realtime）、快速、高灵敏度、较好的空间分辨率、多元素同时测定并可提供同位素比值信息等多项技术优势，得到了广泛的认同，特别是在岩石矿物等样品的微区痕量元素分析中有很大的优势。20 多年以来，LA-ICP-MS不仅在地球科学微区技术发展中发挥了重要作用，而且延伸到材料科学、环境科学、海洋科学、生命科学等领域。近年来，高分辨质谱仪技术的普遍应用，激光器从红外向紫外、从纳秒向飞秒的性能方面的不断提升，剥蚀、进样技术的不断改进，使元素检出限、分析精密度等得到很大改善；多接收质谱仪技术的应用使LA-ICP-MS不仅可以进行U-Pb同位素定年，而且可以进行Lu-Hf等同位素体系的分析，分析精密度可与TIMS技术媲美。目前，分馏效应、基体效应和校正研究、包裹体等特殊样品分析、标准物质研制、绿色整体分析技术研究是该技术的热点问题。 二、应用范围及应用实例 （一）纳秒和飞秒激光器基体效应研究 Pécheyran等（2007）通过红外飞秒激光与紫外266 纳秒激光剥蚀 NIST 600 进行检测线定值的结果表明，红外飞秒激光剥蚀时，质谱的检测限比纳秒激光剥蚀时降低了一个数量级。同时，他们通过不同激光剥蚀测定了NIST 612中的41个元素，飞秒激光剥蚀的41个元素的分馏因子都接近1，显示可忽略分馏效应；而纳秒激光对一些元素如Pb、Au、In、Cs 等明显大于1，存在严重的分馏效应。 （二）同位素测年 Poitrasson等（2000）用LA-ICPMS、EMPA、BSE及Raman光谱分析研究了3 个地区3种不同类型热液改造独居石颗粒的年龄及几个不同程度的改造过程。研究包括阴离子交代、随化学组成的变化而产生的由单斜到六方的结构转换、Th的流失、独居石的溶解与凝聚以及在溶解过程中其他矿物的交代等的绿泥石化、绢云母化和云英岩化改造过程。Ballard等（2001）用SHRIMP验证了ELA-ICP-MS测得含矿长英质斑岩的U-Pb同位素年龄结果，结合分析已有的Re-Os及Ar-Ar结果，认为智利北部丘基卡尔塔（Chuquicamata）斑岩铜矿经历了两期火成事件和两期热液活动。 （三）包裹体研究 Halter 等（2002）通过剥蚀整个熔融包裹体及其周围的主岩，将分析信号去卷积后分为主岩和包裹体的信号，量化 ICP-MS相对灵敏度系数的变化和包裹体相对剥蚀速率的变化，使未暴露和化学成分复杂的包裹体分析变得可行。但该方法需要内标来测定主矿和熔融包裹体混合激光剥蚀信号的相对贡献。Zajacz 等在2007 年优化了该方法，避免了使用已知内标元素，而是通过共沉淀矿物相测量熔融包裹体，并模拟下降的一条液相线估计正确的整体组分（correct bulk composition）以得到量化结果。由于许多岩石受岩浆混合的影响，共沉淀主要在含有大量包裹体的共生纹理中（textures）巩固（confirmed），所以该方法在矿物相共沉淀中应用非常成功。由于准分子193纳米激光短波长、均化的激光束非常适合单个石英流体包裹体剥蚀，其与四极杆 ICP-MS 结合是目前最有前途的分析流体包裹体的技术。 三、资料来源 Ballard J R，Palin J M，Williams I S et al.2001.Two ages of porphyry intrusion resolved for the super⁃giant Chuquicamata copper deposit of northern Chile by ELA⁃ICP⁃MS and SHRIMP.Geology，29（5）：383～386 Halter W E，Pettke T，Heinrich C A et al.2002.Major to trace element analysis of melt inclusions by laser⁃ablation ICP⁃MS：methods of quantification.Chemical Geology，183（1/4）：63～86 Pécheyran C，Cany S，Chabassier P et al.2007.High repetition rate and low energy femtosecond laser ablation coupled to ICPMS detection：a new analytical approach for trace element determination in solid samples.Journal of Physics：Conference Series，59（1）：112～117 Poitrasson F，Chenery S，Shepherd T J.2000.Electron microprobe and LA⁃ICP⁃MS study of monazite hydrothermal alteration：Implications for U⁃Th⁃Pb geochronology and nuclear ceramics.Geochimica et Cosmochimica Acta，2000，64：3283～3297 Zajacz Z，Halter W.2007.LA⁃ICPMS analyses of silicate melt inclusions in co⁃precipitated minerals：Quantification，data analysis and miner⁃al/melt partitioning.Geochimica et Cosmochimica Acta，71（4）：1021～1040
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