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RESEARCH PRODUCT

Non-Matrix-Matched Calibration for the Multi-Element Analysis of Geological and Environmental Samples Using 200 nm Femtosecond LA-ICP-MS: A Comparison with Nanosecond Lasers

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LA-ICP-MS is one of the most promising techniques for in situ analysis of geological and environmental samples. However, there are some limitations with respect to measurement accuracy, in particular for volatile and siderophile/chalcophile elements, when using non-matrix-matched calibration. We therefore investigated matrix-related effects with a new 200 nm femtosecond (fs) laser ablation system (NWRFemto200) using reference materials with different matrices and spot sizes from 10 to 55 μm. We also performed similar experiments with two nanosecond (ns) lasers, a 193 nm excimer (ESI NWR 193) and a 213 nm Nd:YAG (NWR UP-213) laser. The ion intensity of the 200 nm fs laser ablation was much lower than that of the 213 nm Nd:YAG laser, because the ablation rate was a factor of about 30 lower. Our experiments did not show significant matrix dependency with the 200 nm fs laser. Therefore, a non-matrix-matched calibration for the multi-element analysis of quite different matrices could be performed. This is demonstrated with analytical results from twenty-two international synthetic silicate glass, geological glass, mineral, phosphate and carbonate reference materials. Calibration was performed with the certified NIST SRM 610 glass, exclusively. Within overall analytical uncertainties, the 200 nm fs LA-ICP-MS data agreed with available reference values. La technique LA-ICP-MS est une des techniques les plus prometteuses pour l'analyse in situ d'echantillons geologiques et environnementaux. Cependant, il existe certaines limitations en ce qui concerne l'exactitude des mesures, en particulier pour les elements volatils, siderophiles et chalcophiles, lors de l'utilisation de calibrations sans correspondance de matrice. Nous avons donc etudie les effets lies a la matrice avec un nouveau systeme d'ablation laser femtoseconde (fs) 200 nm (NWRFemto200) en utilisant des materiaux de reference avec differentes matrices et des tailles de spot variant de 10 a 55 μm. Nous avons egalement effectue des experiences similaires avec deux lasers nanosecondes (ns), un laser excimer 193 nm (ESI NWR 193) et un laser 213 nm Nd:YAG (NWR UP-213). L'intensite ionique de l'ablation laser fs 200 nm est beaucoup plus faible que celle du laser 213 nm Nd: YAG, parce que le taux d'ablation est inferieur d'un facteur d'environ 30. Nos experiences ne montrent pas une importante dependance de la matrice avec le laser fs 200 nm. Par consequent, une calibration sans correspondance de matrice pour l'analyse multi-elementaire de matrices tres differentes peut etre envisagee. Ceci est demontre par les resultats d'analyse de vingt-deux materiaux de reference internationaux de type verres de silicate synthetique, verres geologiques, mineraux, phosphates et carbonates. L'etalonnage a ete realise exclusivement avec le verre certifie NIST SRM 610. En tenant compte de l'ensemble des incertitudes analytiques, les donnees LA-ICP-MS fs 200 nm sont en accord avec les valeurs de reference disponibles.