A Thin Layer Method for the LA-ICP-MS Analysis of Trace Element Concentrates

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method is proposed for the analysis of trace element concentrates by a thin layer method in combination with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and laser ablation (LA). Trace elements concentrates were evaporated on preliminarily prepared areas of a high-purity silicon substrate, after which an LA-ICP-MS analysis was performed. The influence of the LA parameters and the conditions for recording the spectra on the signal of the analytes and the substrate material was studied. The analytical capabilities of the thin layer method in combination with LA-ICP-MS for the analysis of high-purity substances with the preconcentration of trace elements were evaluated. Using an analysis of high-purity nitric acid as an example, it was shown that the limits of detection for analytes in the LA-ICP-MS analysis of trace element concentrates using the thin layer method are in the range from n × 10–11 to n × 10–8 wt %. Thus, the development of combined procedures of analysis, including the preconcentration of trace elements and an analysis of concentrates by LA-ICP-MS, makes it possible to reduce the limits of detection for most analytes by one order of magnitude compared to instrumental ICP-MS analysis.

About the authors

N. S. Medvedev

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: medvedev@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

V. D. Kurbatova

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk National State Research University

Email: medvedev@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

A. I. Saprykin

Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk National State Research University

Author for correspondence.
Email: medvedev@niic.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

References

  1. Becker J.S., Dietze H.J. State-of-the-art in inorganic mass spectrometry for analysis of high-purity materials // Int. J. Mass Spectrom. 2003. V. 228. P. 127. https://doi.org/10.1016/S1387-3806(03)00270-7
  2. Пименов В.Г., Тимонин Д.А., Шишов В.Н. Атомно-эмиссионный анализ высокочистого диоксида германия с предварительным парофазным автоклавным концентрированием примесей в электроде // Журн. аналит. химии. 1986. Т. 41. С. 1173.
  3. Цизин Г.И. Развитие методов концентрирования микрокомпонентов в России (1991–2010 гг.) // Журн. аналит. химии. 2011. Т. 66. № 11. С. 1135.
  4. Цыганкова А.Р., Шаверина А.В., Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И. Сравнение аналитических возможностей комбинированных методик анализа высокочистых веществ с возбуждением излучения в дуге постоянного тока и индуктивно связанной плазме // Аналитика и контроль. 2012. Т. 16. № 4. С. 420.
  5. Medvedev N.S., Shaverina A.V., Tsygankova A.R., Saprykin A.I. Analysis of high-purity germanium dioxide by ETV-ICP-AES with preliminary concentration of trace elements // Talanta. 2016. V. 155. P. 358. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.02.052
  6. Lundovskaya O.V., Medvedev N.S., Tsygankova A.R., Volzhenin A.V., Saprykin A.I. Multi-element optical emission and mass-spectrometry analysis of high-purity cadmium with vacuum preconcentration by matrix volatilization // Spectrochim. Acta B: At. Spectrosc. 2021. V. 177. Article 106049. https://doi.org/10.1016/j.sab.2020.106049
  7. Сапрыкин А.И., Шелпакова И.Р., Чанышева Т.А., Юделевич И.Г. Метод тонкого слоя в искровой масс-спектрометрии. Анализ поверхности кремниевых пластин // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 7. С. 1238.
  8. Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Чанышева Т.А., Юделевич И.Г. Метод тонкого слоя в искровой масс-спектрометрии. Анализ особо чистой воды // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 4. С. 581.
  9. Чанышева Т.А., Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Янковская Л.М., Юделевич И.Г. Анализ кислот особой чистоты химико-спектральным и искровым масс-спектрометрическим методами с концентрированием примесей // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 6. С. 979.
  10. Шелпакова И.Р., Сапрыкин А.И., Юделевич И.Г. Искровой масс-спектрометрический анализ материалов высокой чистоты с концентрированием примесей // Проблемы аналит. химии.1984. Т. 7. С. 143.
  11. Gray A.L. Solid sample introduction by laser ablation for inductively coupled plasma source mass spectrometry // Analyst. 1985. V. 110. P. 551. https://doi.org/10.1039/AN9851000551
  12. Von der Linde D., Sokolowski-Tinten K. The physical mechanisms of short-pulse laser ablation // Appl. Surface Sci. 2000. V. 154–155. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(99)00440-7
  13. Koch J., Günther D. Review of the state-of-the-art of laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry // Appl. Spectrosc. 2011. V. 65. № 5. P. 155. https://doi.org/10.1366/11-06255
  14. Resano M., Belarra M.A., García-Ruiz E., Aramendía M., Rello Varas L. Dried matrix spots and clinical elemental analysis. Current status, difficulties, and opportunities // Trends Anal. Chem. 2017. V. 99. P. 75. https://doi.org/10.1016/j.trac.2017.12.004
  15. Aramendia M., Rello L., Berail S., Donard A., Pecheyrand C., Resano M. Direct analysis of dried blood spots by femtosecond-laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Feasibility of split-flow laser ablation for simultaneous trace element and isotopic analysis // J. Anal. At. Spectrom. 2015. V. 30. P. 525. https://doi.org/10.1039/C4JA00313F
  16. Yang L., Sturgeon R.E., Mester Z. Quantitation of trace metals in liquid samples by dried-droplet laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry // Anal. Chem. 2005. V. 77. P. 2971. https://doi.org/10.1021/ac048275a
  17. Villasenor A., Greatti C., Boccongelli M., Todolí J.L. A dried droplet calibration approach for the analysis of solid samples through laser ablation – Inductively coupled plasma mass spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 2017. V. 32. P. 587. https://doi.org/10.1039/C6JA00343E
  18. Kuczelinis F., Petersen J.H., Weis P., Bings N.H. Calibration of LA-ICP-MS via standard addition using dried picoliter droplets // J. Anal. At. Spectrom. 2020. V. 35. P. 1922. https://doi.org/10.1039/D0JA00184H
  19. ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия. Введен 1986-01-01. М.: Стандартинформ, 2006. 28 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (117KB)
Indexing metadata
4.

Download (94KB)
Indexing metadata
5.

Download (114KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Н.С. Медведев, В.Д. Курбатова, А.И. Сапрыкин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».