早在 2500 多年前，我们的圣人孔子就曾经说过“工欲善其事，必先利其器”。19世纪，英国汉弗莱·戴维爵士也曾指出“Nothing begets good science as much as the development of a good instrument”。这充分说明了仪器及其分析方法创新的重要性。激光剥蚀-多接收等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）因可进行固体微区（10 - 160 微米）原位同位素精细分析（图1），研究化学组成在微米尺度上的分布和分配规律，完成以往整体分析难以完成的工作，而被认为是地球化学分析方法研究领域近20年来最激动人心的重要进展之一。LA-MC-ICP-MS凭借其高灵敏度、低检出限、宽动态线性范围、低双电荷产率、低多原子电离产率、低样品消耗以及高空间分辨率等优点，已成为地球科学、环境科学、材料科学创新研究的重要支撑手段。迄今为止，已有23种元素的同位素组成可以采用LA-MC-ICP-MS进行高精度准确测定。

图1 LA-MC-ICP-MS的工作原理

尽管LA-MC-ICP-MS存在许多优势，但是要想采用LA-MC-ICP-MS在实验室实现原位微区同位素比值的高精度准确测定仍存在许多挑战。中国地质大学（武汉）壳幔交换动力学科研团队的蔺洁副研究员在刘勇胜教授的指导下，综述归纳了近二十年来LA-MC-ICP-MS分析技术发展过程中的关键问题，其主要包括：（1）如何提高仪器灵敏度，进一步提高空间分辨率，实现低含量样品中同位素比值、多同位素或元素含量与同位素比值的同时测定?（2）如何扣除和校正质谱干扰，提高同位素测定的准确度?（3）如何校正同位素分馏?如何降低基体效应?如何开发基体匹配的标准物质?（4）如何在缺乏标准物质的条件下，实现同位素组成测定中的非基体匹配校正？针对以上关键问题，作者提供了不同的解决方案。例如，采用高灵敏度的锥组合、混合气体、屏蔽炬和合理的检测器组合可以提高元素灵敏度；干扰包括背景干扰和来自基体元素的干扰(同质异位素干扰、多原子干扰和双电荷干扰)。为了消除干扰，常用的方法包括背景扣除和通过评估无干扰同位素进行干扰校正。对于存在严重记忆效应的元素，则可以采用线性内插法对背景进行准确扣除；同位素分馏校正方法主要包括外部标样校正法、内标（假内标）校正法以及归一化校正法。同时作者按照元素同位素的种类统计了目前已报道的不同类型的标准物质（原文Table2）。此外，作者在文中也指出可以通过采用寻找天然矿物、粉末压片、高温熔融玻璃、放电等离子体烧结法以及3D打印技术等探究以及研制标准物质；对于非基体匹配校正，可以采用许多方法消除分析测定过程中的基体效应，如采用热效应可忽略不计的飞秒激光、采用线扫描分析方式、较低的激光能量、湿等离子体条件、激光聚焦样品表面以下以及样品和标样的信号强度匹配等等。除了以上分析方法中需要注意的事项外，对得到的数据进行信号的仪器漂移校正、同位素分馏校正以及数据的可视化分析同样重要，作者针对目前常用的三种同位素数据处理方式（ICPMSDataCal (Liu et al., 2008)、Iolite v4 (Paton et al., 2011) 以及Iso-Compass (Zhang W et al., 2020)）进行了综合评述，为读者在数据处理软件方面提供了选择。

综合而言，该文章针对LA-MC-ICP-MS在使用过程中存在的低元素含量样品中同位素的准确测定问题、质谱干扰、同位素分馏以及非基体匹配校正等问题进行了详细的综述并针对解决方法进行了整合（图2）。文章旨在促进LA-MC-ICP-MS在分析地球化学中的进一步应用，提高现有可分析同位素的准确度和精确度，同时实现更多元素同位素组成的准确测定。

图2 LA-MC-ICP-MS测定同位素比值存在的问题及解决方法

文章信息：Lin, Jie, Yang, Ao, Lin, Ran, Mao, Ji, Hu, Zhaochu, Liu, Yongsheng*, 2023. Review on in situ Isotopic Analysis by LA-MC-ICP-MS. Journal of Earth Science 34 (6) 1663-1691. https://doi.org/10.1007/s12583-023-2002-4

参考文献

Liu, Y. S., Hu, Z. C., Gao, S., et al., 2008. In situ Analysis of Major and Trace Elements of Anhydrous Minerals by LA-ICP-MS without Applying an Internal Standard. Chemical Geology, 257(1/2): 34 – 43. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.08.004

Paton, C., Hellstrom, J., Paul, B., et al., 2011. Iolite: Freeware for the Visualisation and Processing of Mass Spectrometric Data. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 26(12): 2508 – 2518. https://doi. org/ 10.1039/c1ja10172b

Zhang, W., Hu, Z. C., 2020. A Critical Review of Isotopic Fractionation and Interference Correction Methods for Isotope Ratio Measurements by Laser Ablation Multi-Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 171: 105929. https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.105929