Analysis of Trace elements in reference rock samples using ICP-MS : A comparison of analytical results with different dilution factors

Abstract

지질시료에 대한 미량원소 분석은 유도결합 플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry; ICP-MS)를 이용한 습식분석이 일반적이다. 분석 동안 ICP-MS 기기 상태의 변화와 시료 내 기질의 영향에 의해 각 원소의 감도가 변화하기 때문에 보다 정확한 정량분석을 위해서는 이러한 효과들을 보정해 주어야 한다. 표준물 첨가법 및 동위원소 희석법은 전처리과정이 오래 걸리고 분석과정이 번거로우므로 다량의 시료를 분석할 때에는 내부표준원소를 첨가해주는 분석법이 효율적이다. 따라서 본 연구에서는 인위적으로 만든 표준용액을 대상으로 시행한, 기질 농도에 따른 내부표준원소의 감도변화 실험을 바탕으로 다양한 실제 표준암석시료에 적용하여 희석 배율에 따른 미량원소의 분석결과를 비교하여 보고자 한다. 희석 배율에 따른 미량원소의 분석 결과를 비교하기 위하여 현무암 표준시료(BIR-1a), 안산암 표준시료(AGV-2), 화강섬록암 표준시료(GSP-2)를 각각 4000배, 2000배, 1000배, 500배로 희석하고 내부표준원소(Rh, In, Re, Tl, Bi)는 각각 5ppb가 되게 하였다. 분석은 극지연구소 플라즈마 질량분석실에 설치되어 있는 ICP-MS(ELAN 6100, Perkin Elmer Ltd.)를 이용하였고 각 희석 배율에 대한 내부표준원소의 보정이 잘 이루어지는지 확인하였다. 내부표준원소에 따른 감도 변화 측정실험을 바탕으로 Ba보다 가벼운 질량의 원소는 In, Pb, Th, U은 Bi, 그 사이의 원소들은 In-Re에 보정한 결과, 일부 원소는 희석 배율에 따라 결과 값이 크게 변하지만 대부분의 원소들은 상대오차 10% 이내로 추천 값과 잘 일치하였다. Eu보다 무거운 질량의 원소들은 희석 배율에 상관없이 내부표준원소와 비슷한 감도 변화를 보이며 보정 값이 추천 값에 잘 부합하였다. 반면 Nb보다 낮은 질량의 원소들은 희석 배율이 낮을수록 추천 값에 대한 상대오차가 조금씩 커지는 경향을 보였으며 특히 Ba을 포함한 LREE(La~Sm)는 희석 배율이 2000배 이상일 때는 5% 이내로 추천 값과 비슷하지만 희석 배율이 500배로 더 낮아지게 되면 추천 값에 대한 상대오차가 20% 이상 떨어지는 결과를 보였다. 또한 화강섬록암 표준시료(GSP-2)의 Zr, Hf 값이 저어콘과 같은 중광물의 불완전 용해로 인하여 결과 값이 약 20% 정도만 나타났다. 따라서 ICP-MS를 이용한 보다 정확한 미량원소 분석을 위해서는 가급적 모든 원소를 녹인 용액을 2000배 이상 희석하고, 각 원소의 감도 변화가 비슷한 내부표준원소를 이용하여 보정해주는 분석이 필수적이다.