稀土矿和高通量激光烧蚀样品分析

稀土元素(REEs)生产出高规格的电子设备是至关重要的,包括电脑组件、led智能手机,催化剂在电动汽车(汽车),发动机或石油精炼,更高端的合金。

图片来源:ShutterShock: Phawat

一年一次,近2.4亿吨的稀土金属生产超过一半(140吨)来自中国,30吨来自缅甸,和巨大的外汇储备从俄罗斯,越南,和印度,而较小的存款在澳大利亚、北美和非洲撒哈拉沙漠以南地区经济可行性评估。

里斯的发现需要调查样本的成本效益和快速筛查REE含量、高分辨率区域调查将需求分析每天成百上千的样本。

地质调查样本的无机分析的传统方法需要酸性消化。有各种不同的方法,可能需要根据岩石矿物成分、时间和安全问题,需要大量的酸,并产生广泛的化学废物。然而,在全球范围内推动更可持续的操作,减少化学足迹意味着这种方法不再是一个可行的选择

时确定批量/主要成分,大部分矿产发现样品往往已经被经常融合成珠子光谱仪分析。激光消融(LA)这些熔珠,然而,会绕过需要酸消化和减少浪费和资源消耗。

以前被认为是劳动密集型,低技术,介绍已发生了翻天覆地的变化。利用LaserTRAX激光烧蚀进样系统的基本科学激光(ESL)结合PerkinElmer NexION 5000°Multi-Quadrupole icp现在提供了一个特殊的自动化、小样本加载迅速,准确分析和主要元素包含在这些珠子融合。

实验

方法

5000年NexION icp与LaserTRAX系统无缝接口通过一个简单的推入配合连接,有几个独特的特性,使laser-ablated样本的准确分析。

驱动接口控制和改善运输离子进入icp的灵敏度高,从而使降低检测极限为次要元素和提高精度。

重要的是要注意,这个改进运输不妥协的能力量化主要元素的专有扩展动态范围(EDR)能力调整mass-by-mass基础上的衰减程度。

此外,NexION 5000的高强度的周期提供了一种数据采集的速度每秒100000点,而四个气体通道结合动态反应细胞(DRC)提供优秀的干扰消除。

对于这个应用程序,LaserTRAX是利用直接检查光谱仪珠子制成的REE矿石样品。光谱仪珠生产常规和检查散装或重要元素组成的矿石被发送之前进行处理。

能够使用相同的珠子光谱仪和介绍分析减少了样品制备和消除了需要利用大量的酸,其对人类健康和环境优势。

LaserTRAX激光消融仪是专门设计来迎合高通量,自动分析,适应日常的工作负载的1200个样本。它作用于迅速60秒每个样品的分析时间。它功能集成的组件(比如条形码扫描器、样品处理机器人,和一个激光消融系统。这些无缝接口NexION icp平台——在这种情况下,5000年NexION Multi-Quadrupole icp。

参数用于分析5000年LaserTRAX-NexION介绍解决方案在下面的表1中给出了。

表1。参数LaserTRAX系统和NexION 5000 icp。来源:PerkinElmer

	参数	价值
LaserTRAX	激光波长	193海里
	他样品气体	0.8升/分钟
	影响	8 J /厘米2
	重复率	20赫兹
	光斑大小	100年μm
NexION 5000	等离子体流	16升/分钟
	辅助流	1.2升/分钟
	射频功率	1200 W
	喷雾器	PFA
	喷雾器气体流量	0.35 - -0.4升/分钟(氧化物调为1.5%)
	喷淋室	SilQ气旋
	注射器/火炬	用2毫米喷射器SilQ连衣裙的火炬
	示例流率	0.8升/分钟
	视锥细胞	Pt(取样器和除油船) Hyper-Skimmer OmniRing用于提取模式
	分析模式	反应与NH (DRC)3和标准

样品

使用玻璃参考标准(NIST610), 5000年NexION icp调为最大灵敏度。团队能够成功地获得一个U / Th 1和比Th0 / Th氧化物的比例不到1%。

空格和标准包含一个空白的熔珠和五个标准。这些标准被融合0.25 g矩阵匹配矿石的CRM OREAS 20(不是这个实验测量的)到Li-tetraborate,标准和1000 ppm助教作为内部标准。

OREAS 20选择由于其最低浓度的稀土元素,同时还能产生预期效果的镜像烧蚀特性观察到的样本分析,作为这项研究的一部分。

样品是由结合示例1.25 g Li-tetraborate珠,辅以飙升Ta内部标准的浓度1000 ppm。

样本由六个参考资料(表2)和24空白融合放在CRM样本之间创建一个大的批量大小;欧洲杯足球竞彩空白、标准和参考资料按顺序运行24倍。欧洲杯足球竞彩

提供的样本分析时间平均75秒,从而使分析运行超过14个小时,由大约700个分析。

表2。CRM样本和样本矩阵。来源:PerkinElmer

样本	岩石类型
OREAS 25	土壤
OREAS 100	铀矿
OREAS 101 b	铀矿
OREAS 106	优质铀参考材料
OREAS 120	铀矿
OREAS 124	铀矿

结果与讨论

CRM复苏

一开始,所有元素都是量化的女士或小姐标准模式至关重要,利用校正方程和百分比的复苏被确定为每一个参考样本。表3显示了平均复苏的27个测量一段时间内的14个小时。

只有校准范围内的复苏元素的报道。大多数的复苏是由给定的CRM在10%以内的价值观,与一些例外。但Gd的值总是低的存在高Ce (OREAS 100 a, 100 b, 106)(超过500 ppm)。

表3。%恢复里斯的岩石参考标准准备Li-tetraborate融合光盘。来源:PerkinElmer

复苏%
样本	洛杉矶(139)	Ce (140)	公关(141)	Nd (143)	Sm (147)	欧盟(153)	Gd (155)	结核病(159)	Dy (163)	何鸿燊(165)	Er (166)	Tm (169)	Yb (172)	陆(175)
OREAS 25	99%	95%		90%			94%		93%	99%	97%	99%	98%	98%
OREAS 100	98%	98%	94%	90%	105%	104%	86%	99%	91%	99%	94%	103%	98%	103%
OREAS 101 b		94%	88%	84%	89%	99%	85%	101%	86%	101%	90%	122%	95%	120%
OREAS 106	94%	101%	87%	91%	92%	92%	87%	90%	92%	97%	94%	95%	100%	100%
OREAS 120	110%	104%		106%		115%	103%		108%	112%	- - - - - -		109%
OREAS 124	101%	100%		97%		106%	96%		98%	101%	96%		103%	129%

的稳定性分析是显示在图1中,反复修复27测量的CRM的材料之一(OREAS 106)是在14小时分析期间的策划。欧洲杯足球竞彩从这些结果,可以得出结论:所有的复苏都是在±20%,多数复苏发生在10%。

排除是Gd,复苏更低,但仍在可接受的±20%,从而相应的复苏的早期观察Gd低高Ce的存在。

这表明Gd是矫枉过正的CeO的干扰,特别是当有Ce含量很高。因此这意味着需要更可靠的干扰校正,通过大众感兴趣的分析物的转移,Gd,远离干扰或删除CeO干扰。

图1。复苏里斯106年OREAS矿石参考材料在27复制了14个小时。图片来源:PerkinElmer

干扰修正为更高级别的洛杉矶和Ce矿石

量化里斯时,氧气通常用作细胞氧化气体消除干扰从空载重量REEs在爆炸后REEs, REEO通过与氧气的反应形式₂⁺离子的干扰。但这并不工作量化Gd在Ce的存在。

这是因为Gd⁺与O反应₂形成GdO⁺,而首席执行官⁺(这在一定程度上形成等离子体)与O反应₂创建首席执行官₂⁺在不同的群众GdO的地方⁺离子存在。

然而,如果纯氨(NH)₃)是用于与NexION 5000 icp, Gd可以量化抗干扰的大规模转移模式。Gd⁺与氨反应使众多GdNH (NH)₃)x⁺集群(图2),基于北半球集群的强度₃流。

集群更大质量的敏感性上升更高的反应气体流量(图3),但首席执行官⁺不会轻易发生反应,如图4所示。因此,Gd可以在一系列量化抗干扰的各种群众GdNH (NH的地方₃)_x⁺集群已经开发出来。

图2。产品离子扫描1磅的Gd创建几个GdNH (NH₃)_x⁺集群NH 0.4毫升/分钟₃流。图片来源:PerkinElmer

图3。产品离子扫描1磅的Gd创建几个GdNH (NH₃)_x⁺集群NH 0.6毫升/分钟₃流。图片来源:PerkinElmer

图4。产品离子扫描100磅的CeO与NH最小反应₃0.4毫升/分钟流。图片来源:PerkinElmer

检查Gd评估能力与NH高Ce矩阵利用反应模式₃,1.25 g 20 OREAS参考资料就被掺入了公元10000 ppm,然后融合成珠模仿高碳稀土矿。

OREAS 20使用由于低水平的稀土元素在CRM中,从而允许添加Ce注意的效果。NH₃添加到刚果民主共和国细胞和优化流量对于每个集群的最佳灵敏度,如图3和图4所示。

经济复苏成果的标准模式和两个Gd NH Gd₃集群,在高碳的存在,显示在表4中。在这个例子中,没有包含在标准模式下,反应气体(Gd 156/156 MS / MS模式),没有校正方程应用于消除Ce0干扰⁶Gd。

从表4(第1列),很明显看到的回收率超过150%”⁶Gd在标准模式下没有校正方程。在现实生活中的筛选的情况下,这将意味着铁矿石的Gd内容将被高估了,给了一个错误的印象矿石的经济可行性。

使用NH₃在刚果民主共和国,样本审查质量移动Gd远离CeO干扰(表4、列2和3),‘⁶Gd和“⁸认证的价值Gd返回结果< 10% (n = 3),结果是可再生的短期和长期分析。这确保了精确的概要文件被确认为所有REEs在每个样本。

表4。%恢复里斯的岩石参考标准准备Li-tetraborate融合光盘。来源:PerkinElmer

	Gd 156/156 MS / MS	Gd 156/171质量转变	Gd 158/173质量转变
浓缩的测量(ppm)	12.1	6.32	6.71
浓缩的认证(ppm)	6.78	6.78	6.78
%的复苏	178%	93%	99%
精度	0.67%	1.21%	1.13%

结论

最终,LaserTRAX激光烧蚀进样系统与NexION 5000 Multi-Quadrupole icp允许成千上万的熔珠的直接分析一天不需要酸消化。

在一些情况下,熔珠已经产生了光谱仪分析,所以LaserTRAX极大提高样品制备工作流程的效率,与复苏100%±10%可用REE-bearing矿石筛选范围。

5000 NexION icp分析被证明是一个理想的工具,从而使重要元素分析使用扩展动态范围功能和值得信赖,调节反应最好的去除干扰。

NexION是一个敏感的和健壮的探测器适合ultra-trace杂质和主要组件的常规测量固体矩阵,能够快速切换到反应为0,和NH,模式解决分析问题。

在本文中描述的干扰去除容易实现和演示了一致的性能在整个范围的浓度分析物/干扰,使其适合于利用高通量工作流设置。

引用

1. “LaserTRAX-NexION 5000 icp -全自动进样,激光烧蚀方案”,PerkinElmer飞行,2022年。