激光電離飛行時間質(zhì)譜在固體樣品分析中的應(yīng)用.pdf

1、長期以來,針對固體樣品中組成成分的分析測定十分普遍,尤其是在冶金、環(huán)境、地質(zhì)、空間探索等領(lǐng)域。對于這類樣品,傳統(tǒng)的分析方法一般是先將所獲得的固體樣品消解成溶液形態(tài)后再進行分析,這一過程不僅費時費力,所用到的強腐蝕性酸堿溶液更大大增加了操作的復(fù)雜性和危險性,也可能對樣品引入污染,影響測定結(jié)果的準確性。因此,為了消除基于溶液的分析方法所暴露出來的種種弊端,針對固體樣品的直接分析方法應(yīng)運而生,這種技術(shù)的發(fā)展也一直倍受關(guān)注。
　　 經(jīng)過

2、多年的研究,本課題組自行開發(fā)了用于固體樣品直接分析的新型激光電離飛行時間質(zhì)譜(Laser Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry,LI-TOFMS)系統(tǒng),它將工作于低氣壓下的高能激光濺射離子源與飛行時間質(zhì)量分析器完美結(jié)合,其性能指標處于國際領(lǐng)先水平。本論文主要介紹了這一新型儀器在實際樣品分析中的應(yīng)用,它能實現(xiàn)不同固體樣品中元素及分子成分的定性、定量測定。下面是主要研究內(nèi)容和成果的簡要說明:

3、
　　 1、合金、土壤等樣品中的元素成分分析。其中描述了兩種定量方法的可行性,一種是傳統(tǒng)的標準曲線法,另一種方法則是基于不同元素在儀器中離子濃度與信號強度之間穩(wěn)定、統(tǒng)一的響應(yīng),直接通過信號強度來獲得元素含量。研究結(jié)果表明,激光電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)在對固體樣品的多元素分析方面具有巨大優(yōu)勢。與真空激光電離源相比,在新型的低壓激光濺射電離過程中,通入離子源中的低壓氦氣和產(chǎn)生的離子會發(fā)生頻繁的碰撞,這不僅能大大降低離子的初始動能,提高離

4、子傳輸效率和儀器分辨率,同時,由于發(fā)生了三體碰撞復(fù)合反應(yīng)(Three-body collisional recombination),生成的大量多價離子都被降價為一價離子從而降低了譜圖的干擾?；谝陨咸攸c,這種新型的激光電離質(zhì)譜檢測技術(shù)能夠在無需標準樣品的情況下也能保證對固體樣品定性和定量分析結(jié)果的準確性。
　　 2、建立了針對溶液殘渣樣品的元素成分分析方法。本工作使用簡單的樣品前處理過程將不同濃度的混合鹽溶液蒸發(fā)干燥成殘渣樣品

5、,再通過激光電離質(zhì)譜技術(shù)分析其中的元素成分,通過簡單計算就能間接獲得溶液中各元素的濃度。該研究的結(jié)果不僅證實了激光電離質(zhì)譜技術(shù)擁有低至飛克級(10-15g)的絕對檢出限,更將這一技術(shù)的應(yīng)用范圍從原先的固體分析擴展到溶液分析中。
　　 3、有機金屬化合物的分析鑒定。傳統(tǒng)的激光電離技術(shù)主要應(yīng)用于無機分析領(lǐng)域,包括對元素離子或是簡單的無機分子(如氧化物、氯化物等)的測定。本研究創(chuàng)新性地將這一技術(shù)的應(yīng)用延伸到有機檢測當中,尤其是對含金屬

6、元素的有機化合物的分析鑒定。激光電離質(zhì)譜技術(shù)所采用的固體樣品直接進樣方式特別適合于對難溶、對空氣敏感及易分解化合物的測定,而且,只需要少量樣品就能同時獲得包括分子離子、碎片結(jié)構(gòu)以及元素組成的信息,這為有機金屬化合物的準確鑒定提供了一條快速、便捷的新途徑。
　　 激光與物質(zhì)的相互作用是一個極其復(fù)雜的過程,到目前為止它的機理還未完善,在某種意義上這也限制了激光電離質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展。因此,除了上述工作外,本論文還包含了一些機理研究方面的