一種氟化鉛晶體中元素含量及分布的測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜分析氟 化鉛晶體中元素含量及分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟化鉛晶體是一種理想的Cherenkov福射體，但是該晶體在生長及儲存過程中極 易受到雜質(zhì)污染而使其良好性能受到影響，出現(xiàn)元素的偏析及晶體失透現(xiàn)象。傳統(tǒng)的元素 分析手段（電感耦合等離子體光譜/質(zhì)譜，原子吸收光譜法)都需要將材料制備成液體，由于 氟化鉛晶體具有高硬度，高密度等特點，因此難于將其制備成液體，并且制備成液體后只能 得到元素的平均含量，而無法得到元素的局部含量及元素在晶體內(nèi)部的分布情況。
[0003] 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)法自上個世紀80年代中后期出現(xiàn)并 發(fā)展起來，該技術(shù)具有空間分辨率好、靈敏度高、動態(tài)線性范圍寬、可同時測定多元素的優(yōu) 點，而且采用固體直接進樣，相對于傳統(tǒng)溶液分析測試技術(shù)繁雜的制樣過程，LA-ICP-MS有 效避免了濕法分析時所面臨的樣品前處理復(fù)雜、待測元素污染問題并大大減輕質(zhì)譜干擾。 因此該方法作為一種固體直接進樣和微區(qū)分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、金屬、生物、司法中 元素含量和分布分析。然而由于LA-ICP-MS在分析過程的采樣過程中連續(xù)激光轟擊的重復(fù) 性受固體樣品的均勻性、樣品的物理化學(xué)性質(zhì)和表面狀態(tài)的影響，校準方法一直是LA-ICP-MS定量分析面臨的最大挑戰(zhàn)之一，另外基體效應(yīng)和元素的分餾效應(yīng)是影響分析結(jié)果準確性 和精確性的重要因素，在溶液分析中，一般來講，所有元素的靈敏度和質(zhì)量響應(yīng)都比較一 致。而激光剝蝕法中，由于激光在剝蝕過程中不同離子的蒸發(fā)性及傳輸過程中的行為差異， 不同基體中元素的靈敏度相差高達數(shù)量級，因此基體匹配的固體標準對定量分析至關(guān)重 要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有方法難消解、易污染并且無法得到元素分布信息、以及激光剝蝕電 感耦合等離子體質(zhì)譜的校準難等缺點，本發(fā)明開發(fā)了一種適合于氟化鉛晶體中元素分析的 固體直接分析方法，利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜分析氟化鉛晶體中元素含量及分 布。
[0005] 在此，本發(fā)明提供一種氟化鉛晶體中元素含量及分布的測定方法，采用氧化鉛粉 末加混合標準溶液制備而成的壓片作為固體標準參考物質(zhì)，以氧化鉛粉末中的 2()6Pb作為內(nèi) 標元素，利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析氟化鉛晶體中元素含量及分布。
[0006] 本發(fā)明通過定量加入標準溶液的方法對基體物質(zhì)進行加標實驗，利用激光剝蝕電 感耦合等離子體質(zhì)譜分析氟化鉛晶體中元素含量及分布，為解決激光剝蝕電感耦合等離子 體質(zhì)譜法存在基體效應(yīng)及元素分餾效應(yīng)，采用與氟化鉛晶體基體匹配并且適合于激光剝蝕 分析的標準參考物質(zhì)，由于高純氧化鉛粉末的黏性大于氟化鉛粉末，更有利于粉末的壓片， 壓片后信號的相對標準偏差可控制在小于10%。并且氧化鉛和氟化鉛中樣品鉛的含量分別 為86 %和85 %，因此以氧化鉛粉末中的2Q6Pb作為內(nèi)標元素。
[0007] 較佳地，所述氧化鉛粉末純度為99.99 %以上。
[0008] 本發(fā)明中，制備固體標準參考物質(zhì)包括:將氧化鉛粉末加入混合標準溶液和水至 氧化鉛粉末被浸沒，攪拌，浸泡至少24小時，于100~120°C干燥5~8小時，壓片得到固體標 準參考物質(zhì)。
[0009] 較佳地，加入的所述混合標準溶液的濃度和體積的計算方法為： 標準物質(zhì)定值yg/g =標準溶液濃度mgl/1 X標準溶液體積L X 1 0-3/氧化鉛粉末質(zhì)量g。 [0010]較佳地，所述混合標準溶液的濃度為1 OOOmgL一1。
[0011 ] 較佳地，所述壓片壓力為1 〇~20Mpa，保壓時間為10~20秒。
[0012] 通過性能測試得到采用本發(fā)明的標準固體標準參考物具有穩(wěn)定性好(相對標準偏 差RSD〈10% )，線性范圍寬，線性相關(guān)性好(R2 = 0.9987-0.9999)，重復(fù)性好等特點，可用于 高純氟化鉛中元素的定量分析。
[0013] 較佳地，所述激光剝蝕采用激光波長213nm，激光能量40%~80%，激光頻率10~ 20Hz，剝蝕孔徑100~200μπι，掃描速率20~50ym/s，氦氣流量0.6~0.8L/分鐘。
[0014] 較佳地，電感耦合等離子體質(zhì)譜采用氬氣載氣，氬氣流量0.6~0.8L/分鐘。
[0015] 較佳地，所述激光剝蝕采用線剝蝕、點剝蝕、或面剝蝕方式對氟化鉛進行剝蝕。對 于樣品表面某一具體位置的元素含量，可選擇點剝蝕方式(觀測面積有限，穩(wěn)定性較差），對 于樣品表面含量大致的觀測，可選擇線剝蝕方式(耗時短，穩(wěn)定性好），對于樣品表面細微分 析可選用面剝蝕方式(耗時長）。
[0016] 本發(fā)明為解決激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法存在基體效應(yīng)及元素分餾效應(yīng)， 采用簡單，快速的粉末添加標準溶液后干燥壓片的方法制備了與氟化鉛晶體基體匹配并且 適合于激光剝蝕分析的標準參考物質(zhì)。通過性能測試得到采用該方法制備的標準樣品具有 穩(wěn)定性好(RSD〈10% )，線性范圍寬，線性相關(guān)性好(R2 = 0.9987-0.9999)，重復(fù)性好等特點， 可用于高純氟化鉛中元素的定量分析。
[0017] 本發(fā)明采用在氧化鉛粉末中，添加標準溶液后干燥壓片的方法制備固體標準參考 物質(zhì)，選取2<)6Pb元素為內(nèi)標校準元素，利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法，并通過選擇 合適的儀器參數(shù)獲得穩(wěn)定的信號強度，得到氟化鉛晶體中元素的分布圖，該方法具有很強 的可操作性，也可應(yīng)用于不同基體的固體樣品，只需將基體物質(zhì)替換為待測樣品的基體即 可，可解決樣品難消解且得不到元素分布的信息的難點。
【附圖說明】
[0018] 圖1基體匹配固體標準參考物質(zhì)的制備流程； 圖2是采用粉末加標法制備的固體標準參考物質(zhì)在激光剝蝕下信號隨時間的變化圖； 圖3是采用LA-ICP-MS法對氟化鉛晶體定量分析時各元素標準曲線； 圖4是樣品的實物圖及晶體的透過率曲線； 圖 5 是PbF^體中各元素的成像分布圖 24Mg(b)，27Al(c)，89Y(d)，1<)3Rh( e)，133CS(f)， 175Lu(g), 209Bi(h)〇
【具體實施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖和下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實施方式僅用于 說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明采用簡單快速的標樣制備方法，得到性能穩(wěn)定，均勻性好的固體參考物質(zhì)， 且得到的標準曲線具有較好的線性相關(guān)性，從而對高純氟化鉛樣品進行定量及分布研究。 本發(fā)明的方法可直接固體進樣分析，無需前處理，無需將固體制備成溶液，也可得到晶體表 面元素的分布情況。
[0021] 首先本發(fā)明采用粉末添加標準溶液后干燥壓片的方法制備與基體匹配的固體標 準參考物質(zhì)利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜分析氟化鉛晶體中元素含量及分布。
[0022] 作為與氟化鉛晶體基體匹配的固體標準參考物質(zhì)，本發(fā)明采用自制的固體標準參 考物質(zhì)：利用高純(99.99 %以上）的氧化鉛粉末，加入混合元素的標準溶液，再加入適量的 水，浸泡，干燥，最后采用壓片機壓片。選取氧化鉛粉末中主量元素的第二豐度 2()6Pb為內(nèi)標 元素對標準曲線進行校準。利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜法，對氟化鉛晶體樣品進 行元素定量分析研究。對雜質(zhì)元素分布不均或缺陷樣品，通過面剝蝕、多線掃描等方式，得 到雜質(zhì)元素在晶體表面的分布情況，并結(jié)合晶體在不同區(qū)域的透過率，得到晶體失透的可 能原因。
[0023] 作為與氟化鉛晶體基體匹配的固體標準參考物質(zhì)的制備示例，首先采用氧化鉛粉 末作為基體物質(zhì)與氟化鉛進行基體匹配，同時采用主量元素 2()6Pb作為定量分析時的內(nèi)標元 素。其中，使用的粉末為高純(99.99%)粉末，將所述氧化鉛粉末分成多分(例如4份），通過 加標浸泡分別加入不同體積的混合標準溶液和適量的水(將粉末浸泡即可），為保證制備標 樣的均勻性，對混合物攪拌一定時間（例如20分鐘），浸泡至少24小時制得包括粉末和元素 標準溶液的混合液。
[0024] 由于采用固體粉末進行加標，需要固體粉末量非常少，無法用分析天平進行準確 稱量使得標準偏差變大，因此采用溶液加標。加入的所述混合標準溶液的濃度和體積，取決 于所需的標準參考物質(zhì)的定值大小。作為一個示例，可以根據(jù)如下公式計算得出：標準物質(zhì) 定值(yg/g)=濃度(標準溶液）X加入體積(標準溶液)/質(zhì)量(氧化鉛粉末），例如分別向4份 氧化鉛粉末中加入濃度1 OOOmgl/1的待測元素的混合標準溶液OyL(標準溶液的加入體積）， 20yL，40yL和80yL，烘箱將混合物干燥后壓片制成所述標準參考物質(zhì)。所述混合標準溶液可 選用美國Inorganic Ventures公司濃度為lOOOmg L-1的多元素混合標準溶液。
[0025] 上述加標浸泡后的氧化鉛粉末可采用加熱板干燥，干燥后壓片制成所述標準參考 物質(zhì)。優(yōu)選地，干燥溫度為1 〇〇~120 °C，干燥時間為5~10小時，更優(yōu)選5~8小時，壓片壓力