激光剥蚀技术发展迅速，已由纳秒向飞秒发展，凭借空间分辨率高、分析速度快、且微损原位检测等优势被广泛应用。传统飞秒激光剥蚀虽具备热效应小的优势，但长期以来受光斑尺寸小和深坑分馏效应等限制，导致其在痕量元素定量分析和整体代表性等方面能力不足。

近期，中国科学技术大学地球与空间科学学院岩石圈演化与环境演变全国重点实验室的毕冉博士（第一作者）、邓正宾教授（通讯作者）、黄方教授（通讯作者）等，在国际专业期刊《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》（JAAS）发表了基于超大可变光斑及超宽动态范围的fsLA-ICP-MS/MS技术实现ppb级高精度原位元素分析的最新研究成果。

【研究亮点】 

该研究工作基于上海凯来仪器有限公司全自研生产制造的新型GenesisGEO fsLA与ICP-MS/MS质谱联用平台（GenesisGEO fsLA-ICP-MS/MS），引入经验剥蚀效率因子R，对仪器实验条件参数进行系统优化，并建立了三种差异化剥蚀模型：振镜脉冲、连续扫描和线扫描模型。该研究的核心方法学创新在于实现了超大可变光斑剥蚀（up to 500μm）与ICP-MS/MS电子稀释功能的协同联用。以NIST614、BIR-1G参考标准物质及铁陨石样品为测试对象，将超大剥蚀区域和超宽动态范围相结合，可将≤10ppb浓度级别的元素分析误差控制在≤±20%。其痕量元素定量分析能力在一定程度上与高分辨扇形磁场质谱（SF-ICP-MS）相当，能对浓度相差多个数量级的元素进行同步精确定量。

图1 fs-LA-ICP-MS/MS平台原理示意图

(a)上海凯来Genesis GEO点阵飞秒激光剥蚀系统；(b)PerkinElmer NexION 5000 ICP-MS/MS；(c)“T”型三通混合器；(d–e)“鱿鱼型”和“球型”信号平滑器

图2 Genesis GEO 振镜扫描仪的示意图。

（a）振镜工作示意图；（b）脉冲模式与振镜工作模式的比较以及在不同模型下参数变化对 NIST SRM610 总离子计数的影响

图3 不同烧蚀面积下元素浓度及相对偏差的比较

【研究成果】 

研究团队将该平台技术应用于铁陨石分析，采用多外标混合校正策略，不需要完全基体匹配，即可实现陨石中亲铁元素、铂族元素的精确定量检测，分析误差低至 ≤±10%，该技术可广泛应用于陨石分类溯源、岩石矿物地球化学解析、标准物质表征等多项研究工作。

图4 铁陨石的混合参考物校准

(a)混合参考物校准及不同剥蚀面积的比较；(b) 大面积剥蚀和电子稀释用于增强Ga/Ge信号；(c) Khatgal橄榄陨铁金属相与IVB型铁陨石Hoba和Cape of Good Hope的成分比较

【结语】

GenesisGEO fsLA-ICP-MS/MS提供了一个全新的视野，在飞秒激光极低的热效应、轻ICP负荷的基础上带来了高重复性剥蚀和不受约束的束斑大小，保证信号一致性的基础上提供了更高的进样量，与ICPMS/MS EDR技术联用互为补充，这种增强型技术之间的协同作用为原位ppb级别元素的快速测定提供了更多的可能性，并使LA-ICPMS的应用范围从微观微区分析扩展到更广泛的全岩分析，从而实现更具代表性的整体分析，具有极为广泛的应用前景。

论文信息：Ran Bi, Yuanyuan Tian, et al. Evaluation of a galvo-based novel fs-LA-ICP-MS/MS platform for high-precision elemental analysis with flexible large spots. J. Anal. At. Spectrom., 2026, DOI: 10.1039/d6ja00129g