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激光溅射电离弹坑深度对元素分馏效应的研究

颜珊珊;杭纬

  激光对于固体样品的分析有其特有的优势,也因此发展迅速被应用到多个领域[1],然而,激光溅射是一个非常复杂的过程,普遍认为纳秒激光与金属相互作用是基于热过程,无法避免的会带来分馏效应[2,3],为了对这项技术有个更全面的了解,尤其是溅射弹坑深度对分馏效应的影响,以及尽可能的减小分馏效应。当前对于激光产生的分馏效应的研究,主要采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和激光诱导击穿光谱(LIBS),然而背景干扰以及第二电离源ICP带来的分馏效应限制其进一步的研究[4]。采用实验室自主设计组装的激光电离飞行时间质谱[5],激光电离即激光溅射过程和电离过程几乎同时发生,直接研究激光电离溅射弹坑深度对元素分馏效应的影响。在532nm纳秒激光条件下分析了黄铜标样SRM1116中Cu、Zn元素,采用单点溅射方式,每个溅射斑点激光重复作用1000次,弹坑的最终深度约1060μm,。结果表明随着弹坑深度的增加元素存在消耗富集过程使各元素间有着轻微的分离,同时存在相互补偿的过程使Zn/Cu接近真值。对此,进一步对多元素不锈钢标样SRM1762进行分析,Fe为内标元素,研究Al、Si、Mo、V、Cr、Ni、Sn、Mn、Co元素随着弹坑深度的增加对分馏效应的影响,根据元素分馏指数(FI)随深度变化的趋势将元素分成四组,结果表明,同组元素与内标元素的物理化学性质差异程度有着相似性,同时元素FI变化速率与元素及其内标元素差异性大小有着一致性。同组元素与元素之间的差异随着深度的增加逐渐显现出来。这主要由于元素的熔沸点、第一电离能等物理化学性质不同,造成随着深度的增加元素间的消耗富集补偿过程有着相似性同时存在差异性,沸点对此过程的影响随着深度的增加逐渐增大并大于熔点。这个过程可能是造成深度分馏的主要原因。但总体FI在1左右,基本满足激光半定量深度分析技术的要求。……   
[关键词]:激光电离;飞行时间质谱;弹坑深度;分馏效应
[文献类型]:会议论文
[文献出处]: 《第三届全国质谱分析学术报告会摘要集-分会场6:无机质谱2017年
[格式]:PDF原版; EPUB自适应版(需下载客户端)