基于微等离子体射流的微区元素分析方法研究

本项目提出了基于微等离子体射流的微区元素分析方法。该方法的基本原理是通过介质阻挡放电产生的微等离子体射流实现微区样品的引入，从而利用ICP-MS建立固体样品的微区元素分析方法。该方法具有装置简单、不需要真空、无需分析对象导电、操作费用低廉的特点。项目重点在于建立介质阻挡放电微等离子体射流微区元素分析的方法和装置，研究微等离子体射流微区样品引入的效率、分辨率，优化影响因素，并将该微区元素分析方法应用于环境样品及地质样品中元素及生物分子的分析，发展元素形态分析、生物分子检测及古生物化石元素成像的新方法。本项目的开展有助于深入研究等离子体与固体的相互作用，并有力推进微区元素分析在环境及地质样品分析中的应用,为金属组学、蛋白组学、地球化学的研究提供新的手段。

微等离子体由于其具有小体积、低功耗、气体消耗少等优点，在仪器小型化方面引起了广泛关注。本项目通过介质阻挡放电和液体放电微等离子体发展了新型的元素分析方法。项目重点研究了等离子体与不同样品（气态、液态等）的作用，结果表明等离子体既可以实现气态氢化物的原子化，还可以作为一种蒸发方式，直接将溶液中的Hg、Cd等金属离子转化为氢化物（冷蒸汽）。在此基础上，我们发展了基于微等离子体射流的微区元素分析方法，通过介质阻挡放电产生的微等离子体射流就可以实现薄层板上滴加的含汞样品的解吸附原子化，从而利用原子荧光直接检测，我们还将其成功与薄层色谱联用实现了汞的形态分析。此外，我们还发展了液体放电等离子体发射源，通过交流供电的液体放电微等离子体在低流速下实现了多元素的检测；另外建立的液膜介质阻挡放电微等离子体激发源，不需要泵将样品引入，只需少量样品就可以在空气中实现重金属的检测。该项目的开展有助于深入研究等离子体与物质的相互作用，并有力推进微等离子体在元素分析中的应用，为发展新型的便携式元素分析仪提供了技术支撑。. 在项目的资助下，我们对介质阻挡放电及液体放电微等离子体进行了深入了研究，取得了一系列有特色的研究成果，现已发表SCI论文11篇，其中2篇发表于Anal.Chem上，申请发明专利4项，并获得中国分析测试协会科学技术奖二等奖1项。