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Keywords:

  • LA-ICP-MS;
  • obsidian;
  • data quality monitoring;
  • NIST ;
  • BHVO-2;
  • homogeneity
  • LA-ICP-MS;
  • obsidienne;
  • surveillance de la qualité des données;
  • NIST ;
  • BHVO-2;
  • homogénéité

Compared with solution ICP-MS, LA-ICP-MS studies have thus far reported comparatively few external reference data for accuracy estimates of experiments. This is largely the result of a paucity of available reference materials of natural composition. Here, we report an evaluation of natural glass (obsidian) as an inexpensive and widely available external reference material. The homogeneity of over forty elements in six different obsidian samples was assessed by LA-ICP-MS. Accuracy was tested with two obsidian samples that were fully characterised by electron probe microanalysis and solution ICP-MS. Laser ablation experiments were performed with a variety of ablation parameters (fluence, spot sizes, ablation repetition rates) and calibration approaches (natural vs. synthetic reference materials, and different internal standard elements) to determine the best practice for obsidian analysis. Furthermore, the samples were analysed using two different laser wavelengths (193 nm and 213 nm) to compare the effect of potential ablation-related phenomena (e.g., fractionation). Our data indicate that ablation with fluences larger than 6 J cm−2 and repetition rates of 5 or 10 Hz resulted in the most accurate results. Furthermore, synthetic NIST SRM 611 and 612 glasses worked better as reference materials compared with lower SiO2 content reference materials (e.g., BHVO-2G or GOR128-G). The very similar SiO2 content of the NIST SRM glasses and obsidian (i.e., matrix and compositional match) seems to be the first-order control on the ablation behaviour and, hence, the accuracy of the data. The use of different internal standard elements for the quantification of the obsidian data showed that Si and Na yielded accurate results for most elements. Nevertheless, for the analysis of samples with high SiO2 concentrations, it is recommended to use Si as the internal standard because it can be more precisely determined by electron probe microanalysis. At the scale of typical LA analyses, the six obsidian samples proved to be surprisingly homogenous. Analyses with a spot size of 80 μm resulted in relative standard deviations (% RSD) better than 8% for all but the most depleted elements (e.g., Sc, V, Ni, Cr, Cu, Cd) in these evolved glasses. The combined characteristics render obsidian a suitable, inexpensive and widely available, external quality-control material in LA-ICP-MS analysis for many applications. Moreover, obsidian glass is suited for tuning purposes, and well-characterised obsidian could even be used as a matrix-matched reference material for a considerable number of elements in studies of samples with high SiO2 contents.

Par comparaison avec les études par solution ICP-MS, celles par LA-ICP-MS n'ont fourni jusqu'à présent que relativement peu de données de référence externes pour les estimations de la précision des analyses. C'est en grande partie le résultat d'une pénurie de matériaux naturels de référence. Nous décrivons ici le test d'un verre naturel (obsidienne) comme matériau de référence externe peu coûteux et disponible en quantité. L'homogénéité de plus de quarante éléments dans six échantillons différents d'obsidienne a été testée par LA-ICP-MS. La précision a été testée sur deux échantillons d'obsidienne qui ont été par ailleurs entièrement caractérisés à la microsonde électronique et par solution ICP-MS. Les analyses par ablation laser ont été réalisées avec différents paramètres d'ablation (fluence, taille du faisceau, taux de répétition de l'ablation) et d'étalonnage (matériaux de référence naturels vs synthétiques, et différents éléments comme standard interne) afin de déterminer la meilleure méthode pour l'analyse de l'obsidienne. En outre, les échantillons ont été analysés en utilisant deux longueurs d'onde de laser différentes (193 nm et 213 nm) pour comparer les effets de phénomènes potentiellement liés au processus d'ablation (par exemple, le fractionnement). Nos données indiquent que l'ablation avec des fluences plus grandes que 6 J cm−2 et un taux de répétition de 5 ou 10 Hz abouti à des résultats plus précis. En outre, les verres synthétiques NIST SRM 611 et 612 ont mieux fonctionné comme matériaux de référence par rapport à d'autres contenant moins de SiO2 (par exemple, BHVO-2G ou GOR128-G). Le contenu très similaire en SiO2 des verres NIST SRM et de l'obsidienne (c.-à-d. un accord en termes de matrice et de composition) semble être le facteur de contrôle de premier ordre du comportement de l'ablation et, par conséquent, l'exactitude des données. L'utilisation d'éléments différents comme standards internes pour la quantification des données obtenues pour l'obsidienne a montré que Si et Na donnent des résultats précis pour la plupart des éléments analysés. Néanmoins, pour l'analyse d'échantillons caractérisés par des concentrations élevées de SiO2, il est recommandé d'utiliser Si comme standard interne, car il peut être plus précisément déterminé à la microsonde électronique. A l'échelle des analyses lasers typiques, les six échantillons d'obsidienne apparaissent étonnamment homogènes. Les analyses réalisées avec une taille de faisceau de 80 μm ont fourni des écarts types relatifs meilleurs que 8%, pour tous les éléments exceptés pour les plus appauvris (par exemple, Sc, V, Ni, Cr, Cu, Cd) dans ces verres évolués. Les caractéristiques combinées de l'obsidienne en font un matériau externe de contrôle qualité approprié, peu coûteux et largement disponible, pour les analyses LA-ICP-MS et ceci pour de nombreuses applications. En outre, le verre d'obsidienne est adapté à des fins de réglage, et l'obsidienne bien caractérisée pourrait même être utilisé comme matériau de référence à matrice adaptée d'un nombre considérable d'éléments dans les études sur des échantillons caractérisés par des teneurs élevées de SiO2.