近日，国家市场监督管理总局重点实验室（稀土产品检测与溯源）（以下简称“重点实验室”）研究生张宇的研究论文“Preliminary Characterisation of New Reference Materials (CaW-0, CaW-1 and CaW-3) for Microanalysis of Rare Earth Elements in Scheelite by Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry”成功发表在国际地质分析领域权威期刊《Geostandards and Geoanalytical Research》（SCI二区期刊），论文第一作者为重点实验室材料与化工专业2020级研究生张宇，通讯作者是重点实验室柯于球副教授和孙益坚副教授。
白钨矿中稀土元素的浓度、分布及比值关系是重要的地球化学指标，可用于推测成矿流体的演化过程、推断微量元素交代作用机理、示踪成矿物质来源、探讨成矿时期氧化还原条件，进而揭示矿床成因，但其重要前提是准确测定白钨矿样品中REEs等微量元素的含量。在利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）等技术对天然白钨矿中稀土元素进行微区分析时，最大的难题在于缺乏与白钨矿基体匹配的标准物质用于定量校正，这在很大程度上限制了白钨矿等矿物样品的地球化学研究。正因如此，白钨矿微区分析标准物质在白钨矿微区地球化学分析过程中扮演着极为重要角色，白钨矿标准物质的研制也称为其微区地球化学分析领域的重要研究内容之一。
本文采用Czochralski单晶生长技术制备了元素理论浓度分别为50、250和5000 μg g-1的CaWO4单晶CaW-0、CaW-1和CaW-3（图1），采用阴极发光和背散射电子显微镜考察了其光学形貌（图2）并用LA-ICP-MS系统考察了稀土元素的微区分布均一性（图3），在经过多个实验室多次重复测试后，确定该系列标准物质中各稀土元素的参考浓度值，并将该系列标准物质用于互相校正和测定天然白钨矿中稀土元素的浓度，结果基本一致，不存在显著性差异（图4），说明该标准物质能用于定量校正天然白钨矿中稀土元素的含量。此外，实验还考察了合成晶体的颜色（吸光度）与稀土元素的浓度、元素信号强度和剥蚀坑深度之间的定量关系（图5）。
图1 实验制得的系列白钨矿（钨酸钙基体）标准物质
图2 合成标准物质的背散射电子显微形貌图和阴极发光形貌图
图3 合成标准物质LA-ICP-MS点剥蚀信号图和30次重复测试的结果平行性
图4 合成钨酸钙标准物质互相校正结果的准确性
图5 梯度掺杂浓度的钨酸钙单晶中稀土元素含量与元素信号强度、剥蚀坑深度之间的关系图
该工作是在国家市场监督管理总局重点实验室（稀土产品检测与溯源）、江西省功能分子材料化学重点实验室、中国地质大学（武汉）生物地质与环境国家重点实验室、自然资源部离子型稀土资源与环境重点实验室和国家稀土功能材料创新中心师生的合作下完成的，各单位师生分别在标准物质的制备、表征、定值以及应用等方面开展了广泛实验和深入研究。以上工作得到了国家重点研发计划（2019YFC1907405）、国家自然科学基金（12104194, 41603025）和国家市场监管重点实验室（稀土产品检测与溯源）开放研究基金（TTREP2022ZD02, TTREP2022YB03）的资助。
《Geostandards and Geoanalytical Research》致力于推进与地质和环境样品的化学分析相关的参考物质科学、分析技术和数据质量，是一本国际SCI期刊（JCR Q1区，中科院二区），是国际地质分析领域的权威期刊。该由Wiley出版发行，期刊要求投稿过程提供全部原始数据供审稿人和读者查阅，并要求研制的标准物质能够分发给国内外同行共享和检验。
论文信息：
Yu Zhang, Shiyong You, Fuwen Tan, Jianfeng Shao, Jianzong Zhou, Tengfei Zheng, Wenxian Yi, Ping Xia, Lanlan Jin, Haitao Li, Ruixiang Wang, Herui Wen, Yuqiu Ke*, and Yijian Sun*. Preliminary characterization of new reference materials (CaW-0, CaW-1, and CaW-3) for microanalysis of rare earth elements in scheelite by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS), Geostandards and Geoanalytical Research, 2023. https://doi.org/ 10.1111/ggr.12523.
