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在 ICP-MS 分析富含有机物样本时，存在等离子体不稳定问题，LA-ICP-MS 虽有潜力，但液滴蒸发影响分析。研究人员探索 LA-ICP-MS 中有机溶剂液滴蒸发行为，发现 PTFE 是最佳样本表面材料，还建立模型。该研究为液体样本分析提供参考。
在科学研究的微观世界里，元素分析就像是一把神奇的钥匙，帮助我们打开物质组成的大门。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）凭借高灵敏度、低检测限和宽线性范围，成为元素分析领域的得力助手。然而，当面对富含有机溶剂的样本时，ICP-MS 却遇到了难题。有机溶剂会干扰等离子体的稳定性，就像平静的湖面被投入巨石，泛起层层涟漪，使得分析结果的准确性大打折扣。
为了解决这个棘手的问题，激光烧蚀耦合电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）应运而生，它就像一位机智的探险家，只携带少量样本进入等离子体的 “神秘领域”，成功避开了有机溶剂的大部分干扰。不过，新的挑战又出现了。在 LA-ICP-MS 的分析过程中，样本液滴在烧蚀池中会迅速蒸发，这就好比是在沙滩上的小水洼，太阳一晒很快就消失不见，导致分析物浓度发生变化，进而影响分析结果的可靠性。所以，弄清楚液滴在烧蚀池中的蒸发奥秘，成为了提升 LA-ICP-MS 液体分析能力的关键。
为了攻克这一难题，研究人员踏上了探索之旅。虽然目前没有明确研究机构信息，但他们开展的研究成果却意义非凡。研究人员围绕 LA-ICP-MS 中有机溶剂液滴的蒸发行为展开研究，最终发现聚四氟乙烯（PTFE）是最理想的样本表面材料，能让液滴保持较大的接触角，延长液滴的 “寿命”。同时，研究人员还建立了一个数学模型，来描述液滴的蒸发过程。这个模型就像一个精准的导航仪，揭示了液滴蒸发大多先经历恒定接触半径（CCR）模式，随后转变为恒定接触角（CCA）模式。研究还找到了预测液滴寿命的方法，为 LA-ICP-MS 在分析有机液体样本时，合理管理有机溶剂提供了重要参考。这些成果发表在《Analytica Chimica Acta》上，为 LA-ICP-MS 在液体样本元素分析领域的发展奠定了坚实基础。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：利用 LA 仪器 LSX - 213 G2 + 开展蒸发实验，分别以氦气（流量 0.8 L/min）和合成空气（流量 0.55 L/min）作为载气；通过测量不同溶剂液滴的平均基底直径，来确定样本表面材料对接触角的影响，进而筛选出最佳样本表面材料。
研究结果
- 样本表面材料的选择：研究人员发现，对于等体积不同溶剂的液滴，较小的基底直径对应较大的接触角。通过实验测量不同溶剂液滴的平均基底直径，数据显示极性溶剂的变化更大。最终确定 PTFE 为最佳样本表面材料，因为它能使固定液滴保持较高接触角，有效延长液滴的存在时间。
- 液滴蒸发模式及模型：研究人员建立数学模型描述液滴蒸发过程，该模型综合考虑了接触角、液滴几何形状和传质动力学等因素。研究发现，大多数液滴最初以 CCR 模式蒸发，在这个阶段，液滴半径保持不变，而接触角逐渐减小；随着蒸发的进行，液滴会转变为 CCA 模式，此时接触角不变，接触半径发生变化。实验数据与模型预测结果高度吻合，充分验证了模型的准确性，也表明初始接触角和液滴体积对蒸发行为有着显著影响。
- 液滴寿命的预测：研究人员还建立了相关性，可依据饱和蒸气压和初始液滴高度来预测液滴寿命。这一成果为在 LA-ICP-MS 应用中合理管理有机溶剂提供了实用的参考依据，有助于提高分析的可靠性和准确性。
研究结论与讨论
这项研究为 LA-ICP-MS 分析液体样本时的液滴蒸发动力学提供了简单有效的描述方法。通过确定 PTFE 为最佳样本表面材料和建立蒸发动力学数学模型，研究人员构建了一个强大的框架，帮助人们更好地理解液滴在烧蚀池中的行为。研究结果表明，液滴蒸发模式和寿命受初始接触角和液滴体积的强烈影响。这不仅为 LA-ICP-MS 在分析油类、低挥发性有机溶剂中的金属元素以及微升尺度液体样本等方面提供了理论支持，还为 LA-ICP-MS 技术的进一步发展奠定了基础。未来，有望基于这些研究成果，进一步优化 LA-ICP-MS 分析液体样本的方法，提高元素分析的准确性和效率，推动相关领域的科学研究和实际应用发展。
