超高灵敏加速器质谱技术及应用进展

加速器质谱（AMS）诞生于20世纪70年代末,是一种基于加速器和离子探测器的高能质谱,其克服了传统质谱存在的分子本底、同量异位素本底干扰的限制,对同位素丰度测量灵敏度从传统质谱的10^-8提高至10^-15量级。目前,AMS仪器研发向更加小型化、更高灵敏度方向发展。仪器小型化是在保持测量丰度灵敏度（10^-15）的前提下,使AMS仪器与传统MS仪器的体积相似,且可以实现现场在线测量;超高灵敏度是使测量的丰度灵敏度从目前的10^-15提高至10^-16~10^-17。由于仪器小型化和高灵敏度的发展趋势,AMS的应用范围不断扩大,涉及核科学、核能与核安全、环境与资源、生物医学、考古、地质和材料科学等领域。本文综述了近年来AMS技术及其应用进展情况,并对该技术的发展前景进行了展望。     

高温气冷堆及其乏燃料中核素的质谱分析技术

质谱技术发展初期主要用于与核工业相关的无机同位素丰度的测定,随着核工业的兴起与发展,质谱技术被广泛应用于核燃料与核材料中杂质分析、核燃料燃耗测定以及核素分析等领域。本工作从质谱技术用于高温气冷堆运行中产生的氚检测、乏燃料中痕量钚（Pu）和镎（Np）测定以及乏燃料中¹⁴C测定的原理及应用、研究方法的优缺点三方面展开论述,阐述了用于高温气冷堆及其乏燃料中核素分析方面的气体同位素质谱仪（GIMS）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、激光共振电离质谱仪（LRIMS）以及加速器质谱仪（AMS）的研制及应用现状,分析了仪器本身及其应用方面存在的问题及发展趋势,讨论了未来相关质谱技术的发展方向,并提出可能的解决方案。为了使质谱技术能够更加有效地应用于高温气冷堆的研究,迫切需要发展体积小、结构简单、便于操作的智能化仪器。     

电感耦合等离子体质谱分析方法的重要进展（2005~2016年）

2005~2016这十几年中,电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）仪器的性能得到了大幅改善,其灵敏度最高可达10⁶ cps/(1 μg/L, In),稳定性为1%～2%。多接收ICP-MS精密度的提高尤其显著,同位素测量精密度优于0.01%。各类ICP-MS普遍采用高速数据采集技术与数据库技术,使数据处理能力进一步加强。以三重四极杆和高分辨为代表的ICP-MS对基体干扰和多原子离子干扰消除能力进一步加强,绿色节能环保型和智能型ICP-MS也得到了关注。一些电离能较高的贵金属、类金属和非金属元素分析技术得到重视。以激光烧蚀（LA）、高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、离子色谱（IC）、毛细管电泳（CE）、电热蒸发（ETV）和化学气体发生（CVG）为代表的联用技术及形态分析发展快速。单颗粒（SP）和单细胞（SC）等技术与ICP-MS的联用产生了以功能定义的专用ICP-MS,大大扩展了ICP-MS的应用领域。ICP-MS分析技术从传统的无机元素分析发展到有机生物及形态分析,从传统的样品消解后溶液进样分析发展到固体样品在线进样分析,从传统的元素含量分析发展到2D-3D成像分析和高精度同位素分析。ICP-MS在能源、地质、材料、环保、生物医学、食品、国土安全等诸多领域的应用进一步扩展,成熟的ICP-MS分析方法实现了标准化并得到推广和普及。本工作从6个方面总结回顾了2005~2016年间ICP-MS的重要进展,并对其发展前景进行了展望。     

53Mn/55Mn实验室标准样品制备及加速器质谱测量

宇宙成因核素⁵³Mn是一种非常理想的地质定年工具。近年来,随着加速器质谱（AMS）技术的不断发展,⁵³Mn的高灵敏测量成为可能。本工作介绍了⁵³Mn/⁵⁵Mn的系列实验室标准样品的制备以及AMS测量,结果表明：⁵³Mn/⁵⁵Mn的测量值与标称值在误差范围内比较吻合且呈现良好的线性关系,中国原子能科学研究院的AMS系统对⁵³Mn的测量灵敏度可以达到10^-14。     

激光溅射电离飞行时间质谱用于矿样分析的研究及技术比较

将自行研制的激光溅射电离飞行时间质谱仪（LAI-TOFMS）用于辉绿岩（GBW07123）、石榴石和硅化木3种矿物样品的直接分析,初步讨论了元素含量和元素相对含量的计算方法,计算过程中选Mn作参考元素,并将LAI-TOFMS与电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）在样品分析过程和分析结果方面进行比较。LAI-TOFMS中,元素含量是通过相对灵敏系数（RSC）和Mn的含量计算得到,元素的相对含量与元素的相对原子质量及其质谱峰的强度有关;对于ICP-MS和XRF,元素的相对含量是待测元素和Mn含量的比值。初步研究表明：LAI-TOFMS, ICP-MS和XRF 3种分析方法测得的元素含量和元素相对含量结果相对符合较好。此外,由于具有样品前处理简单、几乎不污染样品、样品消耗量少等优点,LAI-TOFMS能够提高矿物样品的分析检测效率。     

气载、液载颗粒物直接进样ICP-MS技术及其在核工业中的应用

颗粒物分析在核、环境、生命科学等领域具有重要价值,不经复杂化学处理直接将颗粒物引入高灵敏电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析,具有分析速度快、可获取单颗粒特征信息、化学处理工作量小等优势。本文综述了气载、液载颗粒物直接进样ICP-MS分析技术,介绍了该技术在高效过滤器下游复杂基体气溶胶样品中的超痕量钚检测和悬浮液中单个氧化铒颗粒的高精度同位素分析中的应用,并从技术发展和分析应用角度进行了展望。     

电感耦合等离子体质谱测量硒的研究进展

近年来,准确测量生物、食品、环境、地质等样品中的硒元素含量、同位素组成及其各种形态受到越来越多的关注。随着质谱技术的发展,电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术成为硒的各种特性量研究和测量的重要手段,使其在生命科学、环境地球化学、生物、营养等研究中有着广泛的应用前景。本文综述了ICP-MS法应用于硒同位素比值,元素总量以及多种形态测量技术方面的最新研究进展。     

不同前处理方法对ICP-MS测定尿碘的影响

目的:比较碱和酸提取对ICP-MS测定尿碘的影响以及乙醇的增敏效应。方法:分别用四甲基氢氧化铵和浓硝酸对尿液中的碘进行提取,提取液中加入一定量的乙醇,用ICP-MS测定其中碘浓度。结果:用四甲基氢氧化铵前处理测得尿碘的回收率为98%～108%;用浓硝酸前处理的回收率为106%～114%;体积分数为4%的乙醇能将碘的信号值提高2.2倍。结论:四甲基氢氧化铵和浓硝酸两种提取方法均适合尿碘的测定;乙醇对碘的信号有增敏作用。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定聚氯乙烯塑料中的铅、镉、汞、铬

本文采用微波消解技术作为前处理手段，用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法同时测定聚氯乙烯塑料中的铅、镉、汞、铬四种元素。对仪器的参数设置、样品的消解方法与体系进行了优化，为同类样品的分析提供了参考。方法检出限为1．4～7．2ng·g^-1，相对标准偏差为0．6～5．8％。     

动力学分光光度法测定地质样品中溴碘

利用溴、碘在ＨＣｌ介质中对Ｈ２Ｏ２氧化邻苯二酚紫（ＰＶ）反应的催化，与高温热水解分解样品，离子交换预浓集和分离溴、碘相结合，建立了地质样品中溴、碘的测定方法。ＮＯ－２也能催化该反应严重干扰溴、碘的测定，加入氨基磺酸可以消除其对测定的影响。工作曲线在０～４μｇＢｒ－和０～２μｇＩ－时符合比尔定律，样品测定下限是０２×１０－６Ｉ－和０５×１０－６Ｂｒ－。对于含量为３０×１０－６Ｂｒ－和２０×１０－６Ｉ－的样品，其相对标准偏差分别为４９％和６６％（ｎ＝１２）。     

Re-Os同位素分析测试技术进展

评述了在ReOs同位素化学前处理和质谱测定方法上取得的一些重要发展和进步。简要介绍和评价了酸溶法、碱熔法、NiS火试金法、Carius管溶样法以及HPAS高温高压釜溶样法等常用的ReOs同位素样品分离方法。Os的分离纯化方法有蒸馏法和Br2或CCl4萃取法以及微蒸馏法,它们是分离和纯化Os的有效方法,也是目前国内外大多数实验室所采用的方法。Re的分离方法仍然是离子交换和溶剂萃取法。本文还介绍了ReOs同位素的质谱测定方法,主要有负离子热电离质谱(NTIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱(MCICPMS),其中NTIMS是ReOs同位素质谱测定中最成功的方法之一,MCICPMS在ReOs同位素质谱测定中具有很大的发展潜力和前景。     

油品中元素分析方法比较

原油及其馏分油,包括各种石油产品中所含元素对石油炼制、加工和产品质量有很大影响,快速准确测定其含量具有重要意义。文章对油品元素分析工作中样品的预处理方法和检测方法进行了综述,其中前处理方法包括萃取法、湿法消解法、干灰化法、压力溶弹法、微波消解法、有机直接进样法和乳液直接进样法,检测方法包括比色法、化学滴定法、X射线荧光光谱法（XRF）、原子吸收法（AAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）,并对各方法的优缺点和适用范围做出了评价。     

同位素比值质谱与激光吸收光谱分析水中氢氧同位素方法的比较

氢氧稳定同位素在研究地球水循环过程中发挥着重要作用。本研究采用激光光谱法和高温热转换元素-同位素比值质谱法测定水样中氢同位素,采用激光光谱法和CO₂-H₂O平衡-同位素比值质谱法测定水样中氧同位素。结果表明：使用原理不同的两种方法测定地下水、海水和大气降水样品,测定的δ²H和δ¹⁸O值的精密度与准确度相当,激光光谱法以其快速高效、低成本、样品用量少占有优势;但使用这两种方法测定土壤抽提水样品时,激光光谱法测定δ¹⁸O值与真值的偏差为0.34‰,而质谱法测定的偏差小于0.10‰;激光光谱法测定δ2H值与真值的偏差为2.3‰,而质谱法测定的偏差小于0.6‰,说明质谱法的结果明显优于激光光谱法。     

Determination of uranium in Egyptian graniteic ore by gamma,alpha, and mass spectrometry

Three methods were employed for the determination of uranium in granitic ore rock samples. Gamma spectrometry is a non-destructive technique while alpha spectrometry and inductively coupled plasma–mass spectrometry (ICP-MS) are destructive methods needing application of radiochemical separation before uranium measurement. In gamma spectrometry, the activity concentration of uranium is measured via its daughter (^234mPa) in the decay series, while in alpha spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), the activity concentration of uranium is measured directly. The activity concentrations of uranium in the samples by gamma spectrometry were between 36.7?±?0.5 and 239?±?2.3?Bq g^?1. The activity concentrations of uranium by alpha spectrometry and ICP-MS were from 28.7?±?1 to 145?±?1?Bq g^?1 and 34.3?±?1.4 to 155.9?±?1.6?Bq g^?1, respectively. The ICP-MS and alpha spectrometry methods provided reliable results. The uranium concentrations obtained by gamma spectrometry were, however, systematically too high.     

加速器质谱测量59Ni的方法研究

长寿命放射性核素⁵⁹Ni在核物理与天体物理、放射性废物管理、陨石与宇宙射线研究、生物医学示踪等方面有着广泛的应用前景。加速器质谱技术(AMS)是实现⁵⁹Ni高灵敏测量的最佳方法,⁵⁹Ni-AMS测量的关键问题在于排除同量异位素⁵⁹Co的干扰。本工作利用中国原子能科学研究院HI-13大型串列加速器能量高,Q3D磁谱仪能量分辨高、色散大等特点,采用化学分离技术排除⁵⁹Co,以氯化镍作为靶物质,建立了⁵⁹Ni-AMS的高灵敏测量方法,并对一系列标准样品和空白样品进行测量。结果表明,此方法有效降低了⁵⁹Co的干扰,空白样品中⁵⁹Ni/Ni的本底水平低于5×10^-13,满足实际样品的测量需要。     

基于液相色谱-质谱联用技术的蛋白质类肿瘤标志物定量方法研究进展

液相色谱-质谱（LC-MS）联用技术因具有高通量、高灵敏度等优点而成为发现、验证生物标志物及对生物标志物进行定量分析的有力工具。近年来,LC-MS在临床应用中,特别是在定量肿瘤生物标志物方面做出了重要贡献。研究人员通过不同的设计原理开发出多种定量方法,逐步实现了对高度复杂样品中蛋白质类肿瘤标志物的准确定量。本文从用于定量蛋白质类肿瘤标志物的样品前处理方法及LC-MS分析中的质谱扫描策略两个方面,对近年来的主要定量方法进行总结。     

硼同位素测定的进展及存在的问题

过去十几年来,天然样品中硼同位素组成的研究获得了快速的发展,这些研究采用了各种具有不同精度和准确度的样品处理和同位素测定的方法。本文就有关的技术和在同位素测定中存在的问题分三个环节进行了讨论：从样品中（主要是固体）提取硼、纯化硼和同位素质谱法测定。本文对不同技术的优缺点进行了评价,并对某些重要的方法进行了较详细地讨论     

湿法消化ICP-MS法与微波消解ICP-MS法测定圆白菜标准物质中铅、镉、砷的比较

建立了电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定圆白菜标准物质中铅、镉、砷含量的分析方法。采用湿法消化和微波消解两种前处理方法,消解样品后对其进行了ICP-MS分析,在线内标溶液校正仪器的信号漂移,通过比较两种前处理方法对元素铅、镉、砷的测定结果分析显示,两种前处理方式测定值均在参考值范围内,无显著性差异,且相对标准偏差在0.41%～4.0%之间,测定结果准确可靠。湿法消化和微波消解两种前处理方式均可做为ICP-MS的前处理方法。     

电感耦合等离子体质谱法测定乳制品中碘含量的方法研究

采用四甲基氢氧化铵和过氧化氢提取样品,碲(Te128)作内标,电感耦合等离子体质谱法测定乳制品中碘含量。方法的检出限为0.09μg.L-1,线性范围为0~400μg.L-1,相关系数r优于0.999 5。利用不同浓度的相对标准偏差考察方法的精密度,RSD%均在5.0%以下;采用不同浓度的加标回收率考察方法的准确性,加标回收率均在89.3%~116.5%之间;美国NIST(1549)标准物质的测定结果与标实值一致。实验结果表明所建立的方法灵敏度高、简便、快速、准确,适用于乳制品中碘含量的测定。