一、发展背景

  LA-ICP-MS 技术在过去30多年里被用于测定天然和合成材料的元素组成。随着越来越多地使用深紫外激光器和灵敏质谱仪，该技术已发展到具有更高的采样分辨率，并能绘制出反映成分变化的二维（和三维）图像。未来很可能会普遍使用飞秒激光器和同步质谱仪，从而产生新的研究领域。

  现今激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术被广泛用于原位基体内或机械分离出来的对象中元素和同位素组分，或固态物质的目标域年龄的高分辨率空间测量（通常在几十微米尺度）。对于以包裹体的形式被捕获在固体内的流体的分析也成为可能。

二、工作原理及仪器组成

  LA-ICP-MS系统主要由激光剥蚀装置(LA)、电感耦合等离子体源(ICP)和质谱检测器(MS)三大部分所组成。其中LA对样品进行剥蚀完成取样功能，ICP形成的样品气溶胶通过高温(约7000K)等离子体将其离子化，MS作为质量过滤器检测离子。

  LA-ICP-MS激光剥蚀装置包括高能量的激光器、光束传输系统、样品池和观测系统。激光器产生高能激光用于剥蚀样品，分析用的激光器一般分为连续激光器和脉冲式激光器;光束传输系统是由一系列透镜、反射镜组成的一套光学系统，其作用是将激光器产生的高能激光导人到样品表面进行剥蚀;样品池是放置分析样品的地方，可配备精密移动平台用于做元素分布分析，内通载气将激光剥蚀产生的气溶胶带人ICP系统，其通过一根长短、内径适合的Teflon管与ICP的炬管相连;观测系统通常采用CCD摄像头进行观测，用以调整激光器与样品间的距离使样品的分析位置正好处于激光焦点上，同时也可观察激光剥蚀样品的过程。

  LA-ICP-MS激光剥蚀系统主要由激光发生器和剥蚀平台两部分构成。

  LA-ICP-MS激光发生器主要有固态和气态两种发生机制，Z常用的纳秒激光有固态Nd:YAG激光发生器和气态ArF激光发生器。从早期的红外激光(1064nm)到目前人们青睐的紫外激光剥蚀系统(213nm、193nm)，激光剥蚀系统在提高空间分辨率(5-160μm)，提高物质吸收率，降低分馏效应，改善测量精密度上都获得重大改进。激光剥蚀系统发展的另外一个重要趋势是飞秒激光剥蚀系统。飞秒激光剥蚀系统在降低元素分馏效应等方面跨出了一大步，但由于其系统稳定性较差，需要不断的调试与维护，成本较高，所以目前还不是非常成熟。

  LA-ICP-MS剥蚀平台是由棱镜系统、剥蚀池和一个可移动的连有载气平台构成的。水平的激光束以45棱镜反射后，通过聚焦系统聚焦到样品表面上。剥蚀平台上方连接有一个岩矿显微镜，能够在反射光和透射光两种光源下观察样品。剥蚀池上部有光学玻璃或石英，是一个可以完全封闭的空间，主要功能是装样、保持气密性、剥蚀以及快速冲洗，剥蚀样品会放在一个平台上，激光通过光学玻璃垂直射向样品，激光巨大的能量使得样品气化，在载气的作用下通过剥蚀腔运送到等离子体进行离子化。由于激光器具有一定的脉冲频率，而检测器处数据采集是连续的，Z终结果信号会出现锯齿状起伏。所以好的剥蚀池的设计不仅能够将气溶胶的损失降低到Z小并且能够快速的传输到ICP源中，还能够提供稳定的气溶胶。　

三、应用背景

  从1985年Gray首次将激光剥蚀技术与ICP-MS联用以来主要集中于地质、环境、生物、材料、工业产品检测等领域应用，可分析主量、微量、痕量特别在稀土元素、PGEs、同位素分析等方面具有很大优势。它具有原位、实时、快速的分析优势以及灵敏度高、检出限低、空间分辨率高、谱线相对简单、多元素同时测定及可提供同位素比值信息的检测能力。

3.1地质方面

  1.全岩样品的整体分析

  2.硅酸盐和碳酸盐矿物

  3.金属氧化物和金属硫化物

3.2环境方面

  1.固体废物中金属元素的监测分析　　

  2.水、土壤环境的监测分析　

  3.环境应急分析　

3.3生物方面

  1.水体生物体内金属元素痕量分析，判断环境变化

  2.动植物样本骨骼等样本痕量分析，判断环境变化

  3.生物蛋白质分析，用于考古学研究

  4.生物骨骼化石，用于考古研究

  5.动植物组织元素含量分析，用于后续实验分析

3.4材料方面

  1.实验材料的材料表征

  2.合成材料的材质分析

四、成功案例

  客户为了更直观观察不同产地猕猴桃元素分布的差异，选择高灵敏的LA-ICP-MS进行检测，该技术的优点是可以保留ICP-MS的高灵敏度的痕量检测，又可以对实验数据进行mapping成像。

  上述两图为案例结果，左图为样品猕猴桃切片，中图为猕猴桃部分物质分布的mapping成像图，右图为普通ICPMS检测后结果。

  对此案例进行参照可以明显感觉使用LA-ICP-MS后所得结果更容易让大众接受并认可，且更加直观的看到所需要的元素在什么位置，进而方便后续科研。

五、客户可选择大致方向

  1.植物类果实、根茎、叶片的二维元素成像

  2.动物组织类药物作用在组织器官内元素分布的二维元素成像

  3.金属、材料元素分布是否均匀的成像

六、参考文献

  1.激光刻蚀等离子质谱测定打印纸中的常量和微量元素[J]. 高婷,郭洪玲,权养科.  刑事技术. 2013(06)

  2.不同激光束直径对LA-ICP-MS检测泥土的准确性影响分析[J]. 史洪飞,郭洪玲,权养科.  中国西部科技. 2011(28)

  3.基于LA-ICP-MS技术推断砷元素中毒时间研究   马栋1徐渭聪1,2骆如欣1第三届全国质谱分析学术报告会摘要集