稀土检测专栏 | 高纯稀土样品杂质元素 ICP-MS/MS 方案

2026-01-07 09:32:14, 安捷伦科技安捷伦科技（中国）有限公司

安捷伦 8900 ICP-MS/MS：去除基体、去除复杂干扰的“二向箔”

安捷伦 8900 ICP-MS/MS 配备两个等长的四极杆质量过滤器，第一个四极杆可以分离基体和潜在干扰物，将样品溶液中的多维组分降为只有分析元素和干扰元素的二维组成进入碰撞反应池，在碰撞反应池中，在反应气体作用下，分析元素或干扰物发生质量转移，在第二个四极杆和检测器的作用下，信号强度、干扰元素和分析元素的三维变量降为只有分析元素和信号强度的二维变量，从而实现分析元素的准确测定；因而，该过程中 MS/MS 工具可以理解为《三体》中具有降维打击功能的“二向箔”。以高纯钕中 Tb 的测量为例，第一个 MS 过滤基体 Nd 和潜在干扰物 ¹⁷⁴Yb，碰撞反应池中氨气和 ¹⁵⁹Tb 反应生成 ¹⁷⁴TbNH；第二个 MS 过滤 ¹⁵⁹NdO，检测器分析 ¹⁷⁴TbNH 实现高纯钕中 Tb 的准确测定。

以高纯钕为例介绍安捷伦 ICP-MS/MS 分析高纯稀土中杂质元素的方案。

样品前处理

将 99.999% 高纯 Nd₂O₃（中国包头稀土研究院）缓慢溶解于半导体级 HNO₃ 中，然后稀释为 500 ppm（Nd₂O₃ 浓度），溶液直接用 ICP-MS/MS 分析。

仪器参数

比较了无气体模式/He/O₂/NH₃ 气模式下 13 个稀土杂质元素的分析结果，四个模式的仪器参数条件如下：

元素模式的选择

以 Tb 的氨气质量转移模式为例，¹⁵⁹Tb 受到 ¹⁴³NdO 的干扰，为找出最合适的 Tb 氨簇产物离子，将 10 ppb 的 Tb 溶液引入系统，并执行产物离子扫描。经扫描发现，四种丰度最高的簇离子分别为：TbNH⁺、TbNH(NH₃)⁺、Tb(NH₃)₄⁺和 Tb(NH₃)₅⁺，针对所有这四种候选簇离子，分析 500 ppm Nd₂O₃ 溶液，可以发现，TbNH⁺ (m/z 174) 具有最低的 BEC (22 ppt)，氨气转移模式可以有效去除 NdO⁺ 的干扰。

不同模式下的检测结果

低质量数和中等质量数 REE（La、Ce、Pr、Sm、Eu 和 Gd）的背景等效浓度 (BEC) 在所有模式下的结果相近，这是由于这些元素不受 Nd 的干扰。高质量数 REE 在 He/O₂ 模式下的 BEC 低于无气体模式，表明高质量数 REE 受到来自 Nd 的多原子离子干扰；采用 NH₃ 原位模式测定 Dy 和 Ho 则获得了优异的结果，其 BEC 与 O₂ 质量转移模式相比降低了 20 倍。此外，以 NH₃ 转移模式测定 Tb 的 BEC 比 O₂ 质量转移模式测得的结果低 50 倍。因而，基于各项检测结果，Tb、Dy、Ho 推荐氨气模式，其它 REE 元素推荐 O₂ 或者 He 气模式。

加标回收率和长期稳定性

为验证此方法准确性和稳定性，分析溶液进行加标回收率测试，在 500 ppm Nd₂O₃ 溶液中加标 0.5 ppb 混合 REE 标准品。利用 NH₃ 原位模式测定 Dy 和 Ho，用 NH₃ 转移模式测定 Tb，用 O₂ 转移模式测定其余 REE，可以获得结果：所有元素加标回收率在 ±15% 以内，浓度 RSD% 都小于 6%。

结语

本期利用 Agilent ICP-MS/MS 成功测定了高纯度 Nd₂O₃ 样品溶液中的 13 种 REE 杂质元素。经实验可知，NH₃ 原位质量模式可最大改善 Dy、Ho 的 BEC，NH₃ 质量转移模式可最大改善 Tb 的 BEC；氧气质量转移模式能够有效去除 Nd₂O₃ 基质中其余稀土元素的多原子干扰。