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ICP-MS

2024-06-07 13:40:07

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ICP-MS

ICP-MS全稱是電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,它是一種將ICP技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析儀器。ICP利用在電感線圈上施加的強(qiáng)大功率的高頻射頻信號(hào)在線圈內(nèi)部形成高溫等離子體,并通過(guò)氣體的推動(dòng),保證了等離子體的平衡和持續(xù)電離,在ICP-MS中,ICP起到離子源的作用,高溫的等離子體使大多數(shù)樣品中的元素都電離出一個(gè)電子而形成了一價(jià)正離子。質(zhì)譜是一個(gè)質(zhì)量篩選和分析器,通過(guò)選擇不同質(zhì)核比(m/z)的離子通過(guò)來(lái)檢測(cè)到某個(gè)離子的強(qiáng)度,進(jìn)而分析計(jì)算出某種元素的強(qiáng)度。

最新ICP-MS文章

ICP-MS工作原理
ICP-MS是在這個(gè)行業(yè)中比較常用到的一種設(shè)備,它主要是由等離子體發(fā)生器、霧化室、矩管、四極質(zhì)譜儀和一個(gè)快速通道電子倍增管等部件組成。[查看全部]

ICP-MS的原理

ICP-MS基本原理

  ICP-MS是一種常用的質(zhì)譜儀產(chǎn)品,主要由等離子體發(fā)生器、霧化室、矩管、四極質(zhì)譜儀和一個(gè)快速通道電子倍增管等部件組成,在多個(gè)行業(yè)中都有一定的應(yīng)用。

ICP-MS簡(jiǎn)介

  ICP-MS是根據(jù)被測(cè)元素通過(guò)一定形式進(jìn)入高頻等離子體中,在高溫下電離成離子,產(chǎn)生的離子經(jīng)過(guò)離子光學(xué)透鏡聚焦后進(jìn)人四極桿質(zhì)譜分析器按照荷質(zhì)比分離,既可以按照荷質(zhì)比進(jìn)行半定量分析,也可以按照特定荷質(zhì)比的離子數(shù)目進(jìn)行定量分析。

ICP-MS的基本原理.jpg

  ICP-MS所用電離源是感應(yīng)耦合等離子體(ICP),它與原子發(fā)射光譜儀所用的ICP是一樣的,其主體是一個(gè)由三層石英套管組成的炬管,炬管上端繞有負(fù)載線圈,三層管從里到外分別通載氣,輔助氣和冷卻氣,負(fù)載線圈由高頻電源耦合供電,產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場(chǎng)。如果通過(guò)高頻裝置使氬氣電離,則氬離子和電子在電磁場(chǎng)作用下又會(huì)與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子,形成渦流。強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高溫,瞬間使氬氣形成溫度可達(dá)10000k的等離子焰炬。樣品由載氣帶入等離子體焰炬會(huì)發(fā)生蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離,輔助氣用來(lái)維持等離子體,需要量大約為1L/min。冷卻氣以切線方向引入外管,產(chǎn)生螺旋形氣流,使負(fù)載線圈處外管的內(nèi)壁得到冷卻,冷卻氣流量為10-15L/min。

  ICP-MSZ常用的進(jìn)樣方式是利用同心型或直角型氣動(dòng)霧化器產(chǎn)生氣溶膠,在載氣載帶下噴入焰炬,樣品進(jìn)樣量大約為1ml/min,是靠蠕動(dòng)泵送入霧化器的。

  在ICP-MS負(fù)載線圈上面約10mm處,焰炬溫度大約為8000K,在這么高的溫度下,電離能低于7eV的元素完全電離,電離能低于10.5ev的元素電離度大于20%。由于大部分重要的元素電離能都低于10.5eV,因此都有很高的靈敏度,少數(shù)電離能較高的元素,如C、O、Cl、Br等也能檢測(cè),只是靈敏度較低。

ICP-MS的基本原理

  ICP-MS樣品通常以液態(tài)形式以1mL/min的速率泵入霧化器,用大約1L/min的氬氣將樣品轉(zhuǎn)變成細(xì)顆粒的氣溶膠。氣溶膠中細(xì)顆粒的霧滴僅占樣品的1%~2%,通過(guò)霧室后,大顆粒的霧滴成為廢液被排出。從霧室出口出來(lái)的細(xì)顆粒氣溶膠通過(guò)樣品噴射管被傳輸?shù)降入x子體炬中。

  ICP-MS中等離子體炬的作用與ICP-AES中的作用有所不同。在銅線圈中輸入高頻(RF)電流產(chǎn)生強(qiáng)的磁場(chǎng),同時(shí)在同心行英管(炬管)沿炬管切線方向輸入流速大約為15L/min的氣體(一般為氬氣),磁場(chǎng)與氣體的相互作用形成等離子體。當(dāng)使用高電壓電火花產(chǎn)生電子源時(shí),這些電子就像種子一樣會(huì)形成氣體電離的效應(yīng),在炬管的開(kāi)口端形成一個(gè)溫度非常高(大約10000K)的等離子體放電。

  樣品氣溶膠在等離子體中經(jīng)過(guò)去溶、蒸發(fā)、分解、離子化等步驟后變成一價(jià)正離子(M→M+),通過(guò)接口區(qū)直接引入質(zhì)譜儀,用機(jī)械泵保持真空度為1~2Torr。接口錐由兩個(gè)金屬錐(通常為鎳)組成,稱為采樣錐和截取錐。每一個(gè)錐上都有一個(gè)小的錐孔(孔徑為0.6~1.2mm),允許離子通過(guò)離子透鏡引入質(zhì)譜系統(tǒng)。離子從等離子體中被提取出來(lái),必須有效傳輸并進(jìn)入四極桿質(zhì)濾器。然而RF線圈和等離子體之間會(huì)發(fā)生電容耦合而產(chǎn)生幾百伏的電位差。如果不消除這個(gè)電位差,在等離子體和采樣錐之間會(huì)導(dǎo)致放電(稱為二次放電或收縮效應(yīng))。這種放電會(huì)使干擾物質(zhì)的形成比例增加,同時(shí)大大影響了進(jìn)入質(zhì)譜儀離子的動(dòng)能,使得離子透鏡的優(yōu)化很不穩(wěn)定而且不可預(yù)知。因此,將RF線圈接地以消除二次放電是極其關(guān)鍵的措施。

ICP-MS.jpg

  一旦離子被成功從ICP-MS接口區(qū)提取出來(lái),通過(guò)一系列稱為離子透鏡的靜電透鏡直接被引入主真空室。在這個(gè)區(qū)域用一臺(tái)渦輪分子泵保持約為10-3Torr的運(yùn)行真空。離子透鏡的主要作用是通過(guò)靜電作用將離子束聚焦并引入質(zhì)量分離裝置,同時(shí)阻止光子、顆粒和中性物質(zhì)到達(dá)ICP-MS檢測(cè)器。

  在離子束中含有所有的待測(cè)元素離子和基體離子,離開(kāi)離子透鏡后,離子束就進(jìn)人了質(zhì)量分離裝置,目標(biāo)是允許具有特定質(zhì)荷比的待測(cè)元素離子進(jìn)入檢測(cè)器,并過(guò)濾掉所有的非待測(cè)元素、干擾和基體離子。這是ICP-MS的心臟部分,在這一區(qū)域用第二臺(tái)渦輪分子泵保持大約為10-6Torr的運(yùn)行真空?,F(xiàn)在商業(yè)應(yīng)用的ICP-MS設(shè)計(jì)通常是用碰撞/反應(yīng)池技術(shù)消除干擾,在后續(xù)的四極桿中進(jìn)行質(zhì)量過(guò)濾分離。

  Z后一個(gè)過(guò)程是采用離子檢測(cè)器將離子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。目前Z常用的設(shè)計(jì)稱為離散打拿極檢測(cè)器,在檢測(cè)器縱向方向布置一系列的金屬打拿極。在這種設(shè)計(jì)中,離子從質(zhì)量分離器出來(lái)之后打擊diyi個(gè)打拿極,然后轉(zhuǎn)變成電子。電子被下一個(gè)打拿極吸引,發(fā)生電子倍增,在Z后一個(gè)打拿極就產(chǎn)生了一個(gè)非常強(qiáng)的電子流。用傳統(tǒng)的方法通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,再應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)溶液建立的ICP-MS校準(zhǔn)曲線就可以將這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換成待測(cè)元素的濃度。


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ICP-MS的結(jié)構(gòu)

ICP-MS霧化器的分類及選擇

  常見(jiàn)的ICP-MS霧化器有:普通霧化器、微量霧化器、高鹽霧化器等。在ICP-MS使用中,霧化器對(duì)于進(jìn)樣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)起著舉足輕重的作用,要怎么選擇ICP-MS霧化器呢?

ICP-MS霧化器的分類

  1、玻璃同心霧化器

  玻璃同心霧化器又稱邁恩哈德霧化器,一般是由硼硅酸鹽玻璃吹制的,是ICP-MS質(zhì)譜分析中Z常用的霧化器。

  利用通過(guò)小孔的高速氣流形成的負(fù)壓進(jìn)行提升和霧化液體的,即文丘里效應(yīng)。對(duì)于現(xiàn)在的商品儀器,可以通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵來(lái)調(diào)節(jié)提升量。普通的玻璃同心氣動(dòng)霧化器的霧化效率大約在3-5%,隨著霧化壓力的增加,試液提升量增加,而霧化效率卻逐漸降低,這是因?yàn)闅馊苣z中大顆粒霧滴所占比例增加,廢液量增多,對(duì)于每個(gè)霧化器而言,進(jìn)樣速率在某一載氣壓力下有一Zda值。

ICP-MS.jpg

  玻璃同心氣動(dòng)霧化器主要缺點(diǎn)是對(duì)于高鹽份的分析比較敏感,由于溶液物理性質(zhì)的變化會(huì)在噴口處沉積和降低提升量,從而影響分析性能。所以使用一段時(shí)間后要進(jìn)行清洗,可以使其恢復(fù)性能。

  玻璃同心霧化器原理:

  ICP-MS分析溶液用蠕動(dòng)泵吸入霧化器。在霧化器毛細(xì)ZX管出口處,因載氣流速很快(約150-200m/s),而液流速較慢,兩者之間產(chǎn)生摩擦力,液流被拉細(xì)并被氣流沖擊破碎成霧滴。形成Z初的氣溶膠流,成為一次氣溶膠。氣溶膠流在前進(jìn)過(guò)程中,大氣溶膠受到氣流沿徑向和切向動(dòng)壓力的作用進(jìn)一步細(xì)化,較細(xì)的氣溶膠被載氣送入等離子體。未被細(xì)化的氣溶膠凝聚成液滴后排出廢液容器。

  為了不使載氣量超過(guò)1L/min,ICP-MS霧化器噴口要求精密加工和嚴(yán)格的尺寸公差。噴口毛細(xì)管和外管縫隙為0.01-0.035mm,毛細(xì)管出口孔徑為0.12-0.20mm,毛細(xì)管壁厚0.05-0.1mm。其型號(hào)可以分為A型(標(biāo)準(zhǔn)型)C型K型(內(nèi)混型,耐高鹽,提高霧化效率),其主要區(qū)別在于噴口形狀和加工方法。

  2、交叉流霧化器

  交叉流霧化器又稱直角霧化器,其設(shè)計(jì)是提取液管和霧化氣管的方向成直角的,成霧機(jī)理和同心的基本一樣,基座一般采用聚四氟乙烯等耐腐蝕性塑料材質(zhì),兩個(gè)毛細(xì)管可以采用玻璃也可以采用Pt-Ir合金,可以根據(jù)需要選擇,毛細(xì)管一般可以自由調(diào)節(jié),根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料證明,交叉霧化器對(duì)于高鹽分樣品的敏感性要比同心的好,但在分析過(guò)程中相同條件下同心霧化器的背景比交叉霧化器的要稍微低點(diǎn),在ICP-MS分析精密度和檢出限方面,具有和同心相同的水平。

  3、巴冰頓(Babington)霧化器

  巴冰頓(Babington)霧化器又稱溝槽霧化器,有好多的設(shè)計(jì)形式(如GMK霧化器、雙鉑網(wǎng)霧化器等),設(shè)計(jì)主要目的是針對(duì)高鹽份樣品的,由基座、進(jìn)液管,進(jìn)氣管構(gòu)成,由于其特殊的設(shè)計(jì)思路不會(huì)產(chǎn)生鹽沉積的現(xiàn)象,因此對(duì)于分析高鹽份樣品的行業(yè),Z好選擇此類霧化器。

  試液由蠕動(dòng)泵通過(guò)輸液管送到霧化器,讓溶液沿傾斜的V形凹槽自由流下,將溶液流經(jīng)的通路上有一小孔,高速的氣流從小孔噴出,將溶液噴成霧滴。由于噴口處不斷有溶液經(jīng)過(guò),不會(huì)形成鹽的層積,故可霧化高鹽試液。允許含鹽量高,飽和鹽水,粘度影響較小。檢出限略有提高,但精密度略有下降,霧化效率略有降低。

  4、波哥內(nèi)(Burgener)霧化器

  對(duì)于鹽的集積或堵塞霧化器的問(wèn)題Z佳的解決方法是選用波哥內(nèi)(Burgener)平行通路霧化器。

  5、超聲波霧化器

  超聲波霧化器是利用超聲波震動(dòng)的空化作用把試液霧化成高密度的氣溶膠,相對(duì)前面介紹的幾種氣動(dòng)霧化器具有更低的檢出限、更高的霧化效率、可霧化高鹽樣品、載氣流量和霧化氣流量均可分別調(diào)節(jié),缺點(diǎn)是記憶效應(yīng)大,設(shè)備復(fù)雜、需要去溶裝置,成本高。因此,在資金允許的前提下,對(duì)于追求痕量分析時(shí)更低檢出限的考慮選購(gòu)此霧化器。

ICP-MS霧化器選擇要素

  1、霧化器材質(zhì)的選擇:

  PFA霧化器和普通材質(zhì)霧化器選擇,耐HF材質(zhì)一般由聚四氟乙烯、全氟樹(shù)脂、陶瓷氧化鋁、聚酰胺等材料制成,主要用于地質(zhì)、土壤、半導(dǎo)體、合金等含硅化物樣品的檢測(cè)。另外,普通霧化器由玻璃或石英制成,主要用于環(huán)境水質(zhì)、簡(jiǎn)單金屬、及非HF處理樣品檢測(cè)。

ICP-MS.jpg

  2、總?cè)芙夤腆w量TD:

  總?cè)芙夤腆w量是ICP-MS霧化器Z基本的指標(biāo),界限值都在5%、10%、20%、25%、30%、40%(W/v),其中30%、40%的都是V型或平行霧化器。

  3、懸浮微粒大?。?/strong>

  如ICP-MS測(cè)試的樣品是懸浮液(如土壤、廢棄固體、PVC、塑料、生化樣品等的消解液)則一定要用能過(guò)通過(guò)大微粒的霧化器,否則直接導(dǎo)致其損壞,普通玻璃同心霧化器的一般都可以通過(guò)75um的;而V型和平行通道結(jié)構(gòu)的霧化器具有能夠通過(guò)大微粒的能力。

  4、測(cè)試樣品的種類和被測(cè)成分含量高低:

  ICP上用的微量霧化器,適合于含量較高濃度分析和ICP-MS分析。


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ICP-MS的使用方法

ICP-MS的注意事項(xiàng)

  ICP-MS是實(shí)驗(yàn)室中不可或缺的儀器,那么它跟其他儀器也沒(méi)什么兩樣,要人ICP-MS正常的工作,就要嚴(yán)格遵守ICP-MS的使用注意事項(xiàng),也需要合理的保養(yǎng)及維護(hù)!

ICP-MS開(kāi)機(jī)注意事項(xiàng)

  1、檢查氣體純度:

 ?、贇鍤釧r>99.996%,或更高。

 ?、谂鲎矚釮e>99.999%。

  2、準(zhǔn)備充足的工作氣體:

 ?、贇鍤猓簹夤拗蠥r實(shí)際容量>5%。

  ②DRC,KED氣體:使用量非常小,DRC一般0.1~1.2ml/min,KED2~5ml/min。

  3、檢查氣體壓力:氬氣90~110psi;碰撞氣15(±5)psi;反應(yīng)氣:15(±5)psi。

ICP-MS.jpg

  4、檢查炬管及接口是否清潔并且完好

 ?、偃绻婀苌嫌泄腆w的沉積則需要清洗或者更換炬管

  ②如果炬管變形需要立刻更換炬管

 ?、劬婀艿那逑纯梢允褂孟∠跛峄蛘弋惐?、丙酮等有機(jī)溶劑浸泡或超聲清洗

 ?、苋绻F變臟,則需要將錐拆下進(jìn)行清洗或者更換干凈的錐體,可以使用棉簽沾取2%稀硝酸擦拭錐的表面,或者使用異丙醇、丙酮等有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲清洗。清洗完成后用去離子水進(jìn)行沖洗。清洗前請(qǐng)將O型圈取下,酸或者有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致O型圈使用壽命變短。

 ?、輽z查采樣錐墊圈及O型圈是否完好,如果發(fā)現(xiàn)裂痕或者破損,則需要更換新的采樣錐墊圈或者O型圈。

  5、檢查RF線圈:如果發(fā)現(xiàn)線圈銹蝕或者破損,請(qǐng)咨詢工程師后進(jìn)行更換或者清洗。

  6、檢查蠕動(dòng)泵管的狀態(tài):如果出現(xiàn)明顯的磨損,或者破裂則需要立刻更換泵管。更換泵管后注意蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,確定進(jìn)液和排液正確。

  7、檢查冷卻水是否工作正常:確保循環(huán)水無(wú)變色或者菌類滋生。

  8、檢查冷卻水,壓力,溫度:①水量:70-80%的總體積;②壓力:45.65psi;③溫度:18℃±2℃。

  9、在準(zhǔn)備開(kāi)機(jī)點(diǎn)火工作之前確定NexION已經(jīng)處于Ready狀態(tài);ICP-MS面板左側(cè)的LED燈呈綠色開(kāi)啟狀態(tài)。

  10、打開(kāi)NexION軟件,在ICP-MS運(yùn)行界面查看“儀表”參數(shù),確定真空度是否正常,通常ICP-MS待機(jī)狀態(tài)的真空度為5.0e-007托爾及以下。如果真空正常,可以通過(guò)軟件開(kāi)啟等離子體,通常等離子的點(diǎn)火是在點(diǎn)擊等離子體Strat按鈕以后60秒,然后在20秒之內(nèi)穩(wěn)定,并且打開(kāi)真空閥門。

  11、使用2-5%硝酸對(duì)ICP-MS清洗10分鐘,等離子體點(diǎn)火以后,ICP-MS的真空度一般為1.0e-006托爾或者更低。

  12、ICP-MS的日常性能檢查主要提供儀器狀態(tài)的參考,用戶應(yīng)該根據(jù)不同的分析要求判定ICP-MS的性能狀況,日常性能檢查達(dá)到要求即可進(jìn)行樣品測(cè)試。

  13、創(chuàng)建分析方法,建立運(yùn)行列表(如果有自動(dòng)進(jìn)樣器),選擇報(bào)告模板,并在Dataset中創(chuàng)建數(shù)據(jù)保存目錄。

  14、在測(cè)定之前使用2%~5%HNO3對(duì)ICP-MS進(jìn)行清洗,然后依次測(cè)定空白、標(biāo)準(zhǔn)系列,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,檢查標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后測(cè)定樣品序列,即:Blank→標(biāo)準(zhǔn)1,2,3,4→樣品。如果有自動(dòng)進(jìn)樣器,則可以在樣品信息列表中進(jìn)行設(shè)置:點(diǎn)擊Batch Index→Build Run list→確認(rèn)列表→Analyze Batch,即可自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試。

  15、分析完成后,使用2%~5%HNO3對(duì)ICP-MS進(jìn)樣清洗3至10分鐘,然后取出進(jìn)樣管,排空廢液,關(guān)閉等離子體。

  16、等離子體關(guān)閉30秒后,可以聽(tīng)到清晰的氣閥關(guān)閉的聲音,冷卻氣及KED氣體閥門關(guān)閉。Z后,松開(kāi)蠕動(dòng)泵管。關(guān)閉氬氣、循環(huán)水。

ICP-MS.jpg

ICP-MS使用注意事項(xiàng)

  1、當(dāng)ICP-MS點(diǎn)火正常,靈敏度達(dá)到ICP-MS標(biāo)準(zhǔn)靈敏度一半以上,其它指標(biāo)基本正常時(shí),ICP-MS性能均可滿足環(huán)保、食品安全、RoHS、地質(zhì)化礦、中西藥等分析需求。若發(fā)現(xiàn)結(jié)果不如預(yù)期,一般從分析方法、污染、記憶效應(yīng)、分析質(zhì)量控制、儀器維護(hù)等角度找原因。

  2、每10個(gè)實(shí)際樣品間,分析標(biāo)準(zhǔn)溶液中間點(diǎn)一次作為質(zhì)控樣,分析3%稀硝酸一次保證沒(méi)有記憶效應(yīng)。質(zhì)控樣誤差不超過(guò)±10%。3%稀硝酸空白分析,Hg,Pb,As等ZD元素<0.1ppb。

  3、對(duì)于環(huán)保、食品、質(zhì)檢、金屬材料、RoHS等應(yīng)用,在線或離線內(nèi)標(biāo)是必須的。為了方便檢驗(yàn)ICP-MS性能和操作流程標(biāo)準(zhǔn)化,推薦配置隨機(jī)內(nèi)標(biāo)溶液。如果目標(biāo)測(cè)定元素與該內(nèi)標(biāo)重疊,可選用其它內(nèi)標(biāo)。

  4、為了保證分析結(jié)果的穩(wěn)定可靠,對(duì)于未配置HMI或ISIS(閥進(jìn)樣)裝置的ICP-MS,樣品的總鹽度(TDS,或總?cè)芙夤腆w量)是必須嚴(yán)格控制在0.1%以下。稀釋樣品一般用3%-5%硝酸?;虮WC每100mL或100g溶液中溶解的樣品量小于0.1g。

  5、禁止用玻璃(石英)容量瓶或器皿裝含HF樣品溶液!一般樣品也不推薦用玻璃容量瓶定容,樣品污染的可能性很大。采用普通濾紙過(guò)濾也可能污染樣品。對(duì)一般樣品建議用抽濾或離心。推薦采用一次性塑料樣品瓶稱重稀釋樣品而不用容量瓶定容。


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ICP-MS的維修保養(yǎng)

ICP-MS實(shí)驗(yàn)室要求

  ICP-MS是一種分離和檢測(cè)不同同位素的儀器,即根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理,按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)物質(zhì)組成的一類儀器,已經(jīng)在環(huán)境、生物、地質(zhì)、冶金、工業(yè)、醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用。

ICP-MS對(duì)實(shí)驗(yàn)室電源的要求

  ICP-MS用戶必須提供安全和干凈的地線,Z好不要與其他干擾大的儀器設(shè)備共用一個(gè)地線,地線的噪音會(huì)影響質(zhì)譜儀正常工作,絕不能使用電源的中線作為安全地線,接地電阻要滿足廠家要求。接地要求的目的,一是保障人身安全,二是保障ICP-MS正常工作。

ICP-MS.jpg

  幾乎所有ICP-MS都要求專線供電,也就是從實(shí)驗(yàn)樓總配電室為質(zhì)譜儀拉一根專用電源線,包括專門的地線,單獨(dú)給質(zhì)譜儀供電,一般大型質(zhì)潛儀都采用此方式。這種方式既可避免其他設(shè)備對(duì)質(zhì)譜儀的干擾,同時(shí)也避免質(zhì)譜儀對(duì)其他儀器的干擾。

ICP-MS實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)方案設(shè)計(jì)要求

  1、整體設(shè)計(jì)要求:

 ?、俦WCICP-MS實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)潔凈度;

 ?、诒WC室內(nèi)正壓;

  ③以節(jié)約成本(包括運(yùn)行成本及一次性投資)為原則;

 ?、芫S護(hù)簡(jiǎn)便、維護(hù)間隔長(zhǎng);

 ?、莩浞直WC實(shí)驗(yàn)室工作的安全;

 ?、拊O(shè)計(jì)方案合理、具有可操作性;

  ⑦可設(shè)計(jì)自控系統(tǒng),集中控制。

  2、ICP-MS實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)通風(fēng)方案設(shè)計(jì)要求:

 ?、買CP-MS實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)通風(fēng)可在送排風(fēng)或送回風(fēng)兩種方案中選擇一種。

 ?、谛嘛L(fēng)在室外采集。

 ?、劭蓪⒎块g分區(qū)、分系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)單開(kāi)單控,以便節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

 ?、茉O(shè)置值班風(fēng)機(jī),保證ICP-MS實(shí)驗(yàn)室在長(zhǎng)期不使用的情況下,保持正壓。

  3、化學(xué)安全柜通風(fēng)方案設(shè)計(jì)要求:

 ?、倩瘜W(xué)安全柜內(nèi)潔凈度等級(jí)為百級(jí);

 ?、诨瘜W(xué)安全柜內(nèi)為百級(jí)垂直單向流,設(shè)計(jì)風(fēng)速為0.42m/s;

 ?、刍瘜W(xué)安全柜相對(duì)于房間內(nèi)壓力為負(fù)壓;

  ④上下推拉窗工作開(kāi)口高度為200mm,開(kāi)口面風(fēng)速為0.5m/s,保證酸氣不外溢;

 ?、莶捎萌腿磐L(fēng)方案;

 ?、薇WC潔凈度的送風(fēng)量全部采用新風(fēng),維持開(kāi)口面風(fēng)速的風(fēng)量取自室內(nèi);

 ?、咝嘛L(fēng)在室外采集。

ICP-MS實(shí)驗(yàn)室材料選用要求

  1、ICP-MS實(shí)驗(yàn)室整體設(shè)計(jì)要求:

 ?、俦WCICP-MS實(shí)驗(yàn)室整體美觀;

  ②選用材料要求為無(wú)機(jī)材料,防酸、堿;

  ③符合潔凈室設(shè)計(jì)要求;

 ?、芊漓o電,不積塵;

  ⑤堅(jiān)固耐用便于安裝和維護(hù)。

  2、ICP-MS實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)裝修材質(zhì)要求:

 ?、倬S護(hù)結(jié)構(gòu)材料采用彩鋼夾芯板制作。

 ?、诘孛娌牧希夯鶎樱核嘧粤髌骸1韺樱嚎轨o電免維護(hù)的PVC地板(顏色由招標(biāo)單位選擇)。

 ?、坶T、窗材料:采用鋁合金型材制作。

ICP-MS.jpg

  3、ICP-MS實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)工藝設(shè)備材質(zhì)要求:

 ?、倩瘜W(xué)安全柜材料:外層:采用冷扎鋼板噴塑制作。內(nèi)壁:采用PVC板制作。上下推拉窗:采用5mm的鋼化玻璃,表面進(jìn)行防腐處理。

 ?、趦x器臺(tái)、水盆臺(tái)、邊實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面:采用實(shí)芯理化板,厚度12.7mm。

 ?、圻厡?shí)驗(yàn)、樣品柜、試劑柜、水盆柜等柜體材料:采用中密度板板式結(jié)構(gòu),金屬件連接,但連接件外表加裝塑料扣件達(dá)到防腐作用,注:試劑柜帶通風(fēng)。超凈臺(tái)的下柜帶排風(fēng)。

 ?、芄窭植牧希翰捎萌芾?。

 ?、蓦娖鞑遄翰捎梅浪遄⒎浪_(kāi)關(guān),防止腐蝕性液體濺入內(nèi)部,腐蝕內(nèi)部金屬件。

 ?、蕹瑑艄ぷ髋_(tái)內(nèi)部的GX過(guò)濾器:采用玻璃纖維濾紙的無(wú)隔板過(guò)濾器。

 ?、咚杓八堫^:水盆為pp材料,水龍頭要防腐。

  4、ICP-MS實(shí)驗(yàn)室送排風(fēng)系統(tǒng)材質(zhì)要求:

 ?、偎惋L(fēng)管道:采用鍍鋅鋼板,厚度0.5~1.0mm。

 ?、谂棚L(fēng)管道:采用PVC或玻璃鋼材料,厚度4~8mm。

  ③GX過(guò)濾器:采用塑料隔板,玻璃纖維濾紙的GX過(guò)濾器。

 ?、芩惋L(fēng)口:采用鋁合金制作的風(fēng)口。

 ?、莼仫L(fēng)口:鋁合金材料雙層可調(diào)風(fēng)口。

  ⑥排風(fēng)機(jī):采用PVC或玻璃鋼防腐風(fēng)機(jī)。


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ICP-MS的分類

ICP-MS、ICP-AES及AAS的分析比較

  ICP-MS,就是“以ICP方式離子化的”質(zhì)譜,也就是說(shuō),還有其它種類的質(zhì)譜,有時(shí),人們也會(huì)叫“ICP質(zhì)譜”。那么他們和AAS有何區(qū)別?

ICP-MS、ICP-AES及AAS簡(jiǎn)介

  對(duì)于擁有ICP-AES技術(shù)背景的人來(lái)講,ICP-MS是一個(gè)以質(zhì)譜儀作為檢測(cè)器的等離子體(ICP),而質(zhì)譜學(xué)家則認(rèn)為ICP-MS是一個(gè)以ICP為源的質(zhì)譜儀。事實(shí)上,ICP-AES和ICP-MS的進(jìn)樣部分及等離子體是及其相似的。ICP-AES測(cè)量的是光學(xué)光譜(165~800nm),ICP-MS測(cè)量的是離子質(zhì)譜,提供在3~250amu范圍內(nèi)每一個(gè)原子質(zhì)量單位(amu)的信息,因此,ICP-MS除了元素含量測(cè)定外,還可測(cè)量同位素。

ICP-MS.jpg

  AAS是原子吸收光譜,因?yàn)橹焕迷庸庾V中單色光照射,所以只能檢測(cè)一種元素的含量,不過(guò)檢測(cè)限比較低而且重現(xiàn)性比較好。ICP-AES是原子發(fā)射光譜,檢測(cè)原子光譜中的多條譜線,檢測(cè)限也比較低,而且多通道的可以同時(shí)檢測(cè)多種原子和離子,比較方便,重現(xiàn)性也不錯(cuò)。ICP-MS是ICP質(zhì)譜聯(lián)用,利用質(zhì)譜檢測(cè)同位素含量來(lái)檢測(cè)元素的含量,檢出限Zdi,效果Z理想。

  適用范圍:AAS用于已知元素含量的檢測(cè),ICP可以用于已知,也可以用于未知,適合多元素分析,ICP-MS由于比較貴而且檢出限Zdi,一般是用作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的時(shí)候。

ICP-MS、ICP-AES及AAS的區(qū)別

  1、檢出限

  ICP-MS的檢出限給人極深刻的印象,其溶液的檢出限大部份為ppt級(jí)),石墨爐AAS的檢出限為亞ppb級(jí),ICP-AES大部份元素的檢出限為1~10ppb,一些元素在潔凈的試樣中也可得到令人注目的亞ppb級(jí)的檢出限。

  必須指出,ICP-MS的ppt級(jí)檢出限是針對(duì)溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘模羯婕肮腆w中濃度的檢出限,由于ICP-MS的耐鹽量較差,ICP-MS檢出限的優(yōu)點(diǎn)會(huì)變差多達(dá)50倍,一些普通的輕元素(如S、Ca、Fe、K、Se)在ICP-MS中有嚴(yán)重的干擾,也將惡化其檢出限。

  2、干擾

  ICP-MS的干擾:質(zhì)譜干擾、基體酸干擾、雙電荷離子干擾、基體效應(yīng)、電離干擾、空間電荷效應(yīng)。

  ICP-AES干擾:光譜干擾、基體效應(yīng)、電離干擾。

  GFAAS干擾:光譜干擾、背景干擾、氣相干擾、基體效應(yīng)。

  3、容易使用度

  在日常工作中,從自動(dòng)化來(lái)講,ICP-AES是Z成熟的,可由技術(shù)不熟練的人員來(lái)應(yīng)用ICP-AES專家制定的方法進(jìn)行工作。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍較為復(fù)雜,自1993年以來(lái),盡管在計(jì)算機(jī)控制和智能化軟件方面有很大的進(jìn)步,但在常規(guī)分析前仍需由技術(shù)人員進(jìn)行精密調(diào)整,ICP-MS的方法研究也是很復(fù)雜及耗時(shí)的工作。GFAAS的常規(guī)工作雖然是比較容易的,但制定方法仍需要相當(dāng)熟練的技術(shù)。

  4、試樣中的總固體溶解量TDS

  在常規(guī)工作中,ICP-AES可分析10%TDS的溶液,甚至可以高至30%的鹽溶液。在短時(shí)期內(nèi)ICP-MS可分析0.5%的溶液,但大部分分析人員樂(lè)于采用Z多0.2%TDS的溶液。當(dāng)原始樣品是固體時(shí),與ICP-AES,GFAAS相比,ICP-MS需要更高倍數(shù)的稀釋,其折算到原始固體樣品中的檢出限顯示不出很大優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象也就不令人驚奇了。

  5、線性動(dòng)態(tài)范圍LDR

  ICP-MS具有超過(guò)10^5的LDR,各種方法可使其LDR開(kāi)展至10^8,但不管如何,對(duì)ICP-MS來(lái)說(shuō):高基體濃度會(huì)導(dǎo)致許多問(wèn)題,而這些問(wèn)題的Z好解決方案是稀釋,正由于這個(gè)原因,ICP-MS應(yīng)用的主要領(lǐng)域在痕量/超痕量分析。

  ICP-AES具有10^5以上的LDR且抗鹽份能力強(qiáng),可進(jìn)行痕量及主量元素的測(cè)定,ICP-AES可測(cè)定的濃度高達(dá)百分含量,因此,ICP-AES外加ICP-MS,或GFAAS可以很好地滿足實(shí)驗(yàn)室的需要。

  GFAAS的LDR限制在10^2~10^3,如選用次靈敏線可進(jìn)行高一些濃度的分析。

  6、精密度

  ICP-MS的短期精密度一般是1~3%RSD,這是應(yīng)用多內(nèi)標(biāo)法在常規(guī)工作中得到的。長(zhǎng)期(幾個(gè)小時(shí))精密度為小于5%RSD。使用同位素稀釋法可以得到很好的準(zhǔn)確度和精密度,但這個(gè)方法的費(fèi)用對(duì)常規(guī)分析來(lái)講是太貴了。

  ICP-AES的短期精密度一般為0.3~2%RSD,幾個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)期精密度小于3%RSD。

  GFAAS的短期精密度為0.5~5%RSD,長(zhǎng)期精密度的因素不在于時(shí)間而視石墨管的使用次數(shù)而定。

ICP-MS.jpg

  7、樣品分析能力

  ICP-MS有驚人的能力來(lái)分析大量測(cè)定痕量元素的樣品,典型的分析時(shí)間為每個(gè)樣品小于5分鐘,在某些分析情況下只需2分鐘。

  ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型,每個(gè)樣品所需的時(shí)間為2或6分鐘,全譜直讀型較快,一般為2分鐘測(cè)定一個(gè)樣品。

  GFAAS的分析速度為每個(gè)樣品中每個(gè)元素需3~4分鐘,晚上可以自動(dòng)工作,這樣保證對(duì)樣品的分析能力。

  8、運(yùn)行的費(fèi)用

  ICP-MS開(kāi)機(jī)工作的費(fèi)用要高于ICP-AES,因?yàn)镮CP-MS的一些部件有一定的使用壽命而且需要更換,這些部件包括了渦輪分子泵、取樣錐和截取錐以及檢測(cè)器。對(duì)于ICP-MS和ICP-AES來(lái)講,霧化器與炬管的壽命是相同的。如果實(shí)驗(yàn)室選用了ICP-AES來(lái)取代ICP-MS,那么實(shí)驗(yàn)室Z好能配備GFAAS。GFAAS應(yīng)計(jì)算其石墨管的費(fèi)用。在上述三種技術(shù)中Ar氣的費(fèi)用是一筆相當(dāng)?shù)念A(yù)算,ICP技術(shù)Ar費(fèi)用遠(yuǎn)高于GFAAS。


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ICP-MS的應(yīng)用

ICP-MS的主要應(yīng)用

  ICP-MS的發(fā)展已經(jīng)有20年的歷史了,在長(zhǎng)期的發(fā)展中,人們不斷的將新的技術(shù)應(yīng)用于ICP-MS的設(shè)計(jì)中,形成了各類ICP-MS。ICP-MS主要分為以下幾類:四極桿ICP-MS,高分辨ICP-MS(磁質(zhì)譜),ICP-tof-MS。

ICP-MS在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用

  環(huán)境樣品種類繁多,低基體樣品主要包含各類水樣,高基體樣品包含污水,土壤,巖樣,各類沉積物和空氣中的粉塵,基體適中的樣品包括動(dòng)植物樣品。

  環(huán)境樣品分析的特點(diǎn)以及對(duì)ICP-MS的要求如下:

  ①分析元素種類較多,更偏重于有毒有害元素,重金屬測(cè)定,要求ICP-MS具有多元素同時(shí)檢測(cè)能力。

  ②分析元素濃度范圍變化較大,需要分析主量元素同時(shí)分析痕量元素,要求ICP-MS具有寬動(dòng)態(tài)線性范圍。

 ?、勰承┰兀鏑d,As,Hg等的法規(guī)要求限值較低,因此要求ICP-MS具有極低的檢測(cè)下限。

 ?、軐?duì)于高基體樣品,希望ICP-MS的基體效應(yīng)和干擾盡量的少。

 ?、萃瑫r(shí)希望ICP-MS具有高通量分析能力,滿足繁忙的實(shí)驗(yàn)室工作需要。

 ?、轎CP-MS與色譜聯(lián)用進(jìn)行元素的形態(tài)和價(jià)態(tài)分析。

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  1、空氣樣品分析

  有學(xué)者建立了用ICP-MS測(cè)定PM2.5中金屬元素的分析方法。采用微波消解系統(tǒng)處理樣品。對(duì)某市的測(cè)定結(jié)果表明,該市PM2.5的主要污染來(lái)源是人為源,其中主要是燃煤塵和冶金塵。

  2、水樣分析

  有學(xué)者用ICP-MS同時(shí)測(cè)定農(nóng)田灌溉水中鉻、鎳、銅、鋅、砷、鎘、鉛等7種重金屬元素,在優(yōu)化的儀器條件下,各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)全部達(dá)到0.9999以上;樣品測(cè)定精密度為1.52%~4.10%;各元素檢出限在0.000246μg·L-1~.260μg·L-1之間;樣品加標(biāo)回收率在91.6%~112.5%之間。測(cè)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)銅鉛鋅鎘鎳鉻和砷環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品,各元素的準(zhǔn)確度達(dá)到97.1%~106.4%,結(jié)果令人滿意。

  3、土壤樣品分析

  有學(xué)者報(bào)道了用ICP-MS法直接測(cè)定水稻田表層土壤中的重金屬元素Zn、Cd、Pb、Cu、Cr、Mn含量的方法。土壤樣品經(jīng)HNO3-HF-HClO4徹底消化后,加入內(nèi)標(biāo)元素45Sc、115In、204Tl,采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)優(yōu)化儀器的工作參數(shù),選擇待測(cè)元素適當(dāng)?shù)販y(cè)定同位素。該方法的加標(biāo)回收率是98.0%~102.0%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差是2.2%~3.5%,具有線性范圍寬、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

ICP-MS在食品行業(yè)的應(yīng)用

  檢測(cè)項(xiàng)目:

  在食品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室,重要的檢測(cè)方向是安全衛(wèi)生項(xiàng)目的檢測(cè)。檢測(cè)元素主要是痕量的、危害大的元素。如Pb、As、Hg、Cd、Cr、Cu、Sn、Al、Ni……主要以總量的測(cè)量為主,也有一小部分需要檢測(cè)元素的形態(tài)。

  食品中有害元素的檢測(cè)特點(diǎn):

  限量嚴(yán)格:由于食品直接攝入,其中的有害元素對(duì)人體的危害非常直接,所以各國(guó)都制定了嚴(yán)格的限量要求來(lái)控制有害元素的攝入量。由于限量嚴(yán)格,必須在很低的水平上進(jìn)行測(cè)量,這需要高要求的分析技術(shù)來(lái)完成。

  檢測(cè)量大:食品安全關(guān)注高,種類多,批次大,有時(shí)檢測(cè)流程要求也高。

  ICP-MS在食品行業(yè)的應(yīng)用:

  有學(xué)者研究了蔬菜中Ag、Al、As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Se、Zn、Hg14種元素同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定的方法。用具孔電子控溫加熱板蒸干蔬菜樣品,高壓密閉微波化學(xué)工作站消解蔬菜干樣,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)定蔬菜中的14種元素。優(yōu)化了微波消解條件和儀器測(cè)定條件。

  有學(xué)者借助先進(jìn)的ICP-MS技術(shù)對(duì)四種葡萄酒中的各種重金屬和微量元素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)葡萄酒中含有豐富的人體所必需的元素,其中大量元素有七種,微量元素有29種,并進(jìn)行系統(tǒng)的比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在微量元素中重金屬含量較少,從多到少分別是:As>Cr>Pb>Cd,As不超過(guò)50ng·mL-1,符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

  有學(xué)者借助于ICP-MS對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米及其親本中重金屬進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示,外源基因的整合導(dǎo)致了轉(zhuǎn)基因玉米重金屬(Ni,Cu,Cd,As,Cr,Zn和Hg)含量顯著低于親本對(duì)照,兩對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米及其親本對(duì)比結(jié)果相似;但是有的重金屬(V,Co,Pb)含量與對(duì)照相比變化沒(méi)有明顯規(guī)律。這些結(jié)果說(shuō)明轉(zhuǎn)Bt基因玉米籽粒中重金屬含量會(huì)受到Bt基因的影響,但是影響的方向和機(jī)理上不清楚。

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ICP-MS在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

  如今,ICP-MS已被引進(jìn)到藥物研究分析領(lǐng)域中,包括藥物及其代謝產(chǎn)物定量分析、體內(nèi)藥物分析、藥物的一般雜質(zhì)檢查及中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制等。

  現(xiàn)有的常用分析手段主要是面向有機(jī)合成藥物,ICP-MS作為一種現(xiàn)代無(wú)機(jī)分析技術(shù),不僅能勝任無(wú)機(jī)藥物分析這一任務(wù),還能將有機(jī)藥物分析轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)分析。ICP-MS成了較為理想的選擇,它克服了電噴霧(ESI)、紫外(UV)定量分析“與樣品分子結(jié)構(gòu)有關(guān)”的局限,且不必選擇與待測(cè)物結(jié)構(gòu)相同或相似的標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行定量分析。

  有學(xué)者報(bào)道了用ICP-MS對(duì)放射性診斷用藥高锝酸鹽中的锝進(jìn)行定量測(cè)定,測(cè)量的水平達(dá)到200pg/ml。在ICP-MS的應(yīng)用中,對(duì)定量分析研究較為重要的元素有:①堿金屬和堿土金屬;②過(guò)渡元素中的鉻、鐵、銅、鋅等,它們與酶相關(guān)聯(lián);③貴重金屬鉑等與藥物ZL相關(guān);④非金屬磷、硫、硒、氯、溴等,它們是有機(jī)物中常見(jiàn)的雜原子;⑤其它元素,包括汞和砷等。ICP-MS也常用于分析放射性元素,因此只要待測(cè)物含有上述任何一種元素就可以用ICP-MS進(jìn)行快速定量分析。

  有學(xué)者應(yīng)用LC與ICP-MS聯(lián)用定量分析了該藥物所含的17種雜質(zhì)及西咪替丁的含量,其中2種雜質(zhì)無(wú)法用ESI-MS進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證。該研究結(jié)合運(yùn)用了無(wú)機(jī)質(zhì)譜和有機(jī)質(zhì)譜,結(jié)果表明ICP-MS能夠定量到0.08%的主成分水平。


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ICP-MS的其他知識(shí)

ICP-MS的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

  Z初的ICP-MS的概念出現(xiàn)在1970年,是源于繼ICP-AES技術(shù)快速發(fā)展之后而產(chǎn)生的對(duì)下一代多元素分析儀器系統(tǒng)的需求。盡管那時(shí)ICP-MS沒(méi)進(jìn)入市場(chǎng),但很明顯,特別是對(duì)于地球化學(xué)分析來(lái)說(shuō),基體問(wèn)題是很嚴(yán)重的。

ICP-MS的發(fā)展歷史

  1974年產(chǎn)出diyi臺(tái)ICP商品機(jī):

  上世紀(jì)60年代末期,采用電感耦合等離子體源的原子光譜技術(shù)成為當(dāng)時(shí)應(yīng)用于微量元素分析的一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)。1970年人們注意到,使用當(dāng)時(shí)的光譜儀分析巖石樣品中的微量元素遇到高濃度基體(高于30%)時(shí),基體譜線會(huì)對(duì)微量元素產(chǎn)生明顯的干擾。對(duì)富含譜線的基體元素Ca、Al、Fe等來(lái)說(shuō),產(chǎn)生的干擾尤為嚴(yán)重。這種潛在的制約因素存在促使人們尋求其它的多元素微量分析方法,直至1974年才由美國(guó)生產(chǎn)出diyi臺(tái)商品機(jī),該儀器用于溶液分析。

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  1974年直流等離子體技術(shù)突破:

  經(jīng)過(guò)嘗試,認(rèn)為常壓電流(DC)和射頻(RF)等離子體在應(yīng)用中顯出這種作用,特別是ICP作為發(fā)射源使等離子體中分析物有效電離能夠滿足新一代儀器源的要求。同時(shí)也注意到惰性氣體在大氣壓下的電等離子體可能是一個(gè)很好的離子源。因此人們采用四極桿質(zhì)量分析器和通道式離子檢測(cè)器開(kāi)展可行性研究。Gray在1974年完成了直流等離子體技術(shù)突破。

  1975-1980年ICP與MS結(jié)合:

  一些項(xiàng)目研究也隨之在美國(guó)和加拿大兩國(guó)開(kāi)展,美國(guó)研究人員主要采用ICP,而加拿大研究人員采用微波誘導(dǎo)等離子體MIP(1981),后來(lái)也改用ICP(1983)。在此期間美、英建立了密切的項(xiàng)目合作關(guān)系,共同解決ICP與MS結(jié)合時(shí)的一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題:

  (1)由于ICP高溫射頻場(chǎng)帶來(lái)的問(wèn)題;

  (2)高溫等離子體與質(zhì)譜的接口問(wèn)題;

  (3)如何降低等離子體對(duì)地電位問(wèn)題等。

  1981年獲得diyi張ICP譜圖:

  而這些問(wèn)題的集中于必須提供一個(gè)樣品入射孔,同時(shí)入射孔也要足夠大,以避免在它前面形成一個(gè)冷界面層。這就要求孔徑不小于0.2mm,還要改進(jìn)設(shè)備提取氣體能力。1981年Gray在Surrey實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)完成了ICP源上所預(yù)期性能的設(shè)備,獲得了diyi張ICP譜圖(Gray,1982;Date和Gray,1983a;Gray和Date,1983;Gray,1986a)。

  1984年實(shí)驗(yàn)室首次安裝ICP-MS:

  1983年英國(guó)VG公司與加拿大Sciex公司率先推出世界上diyi臺(tái)ICP-MS。1984年在用戶實(shí)驗(yàn)室才首次安裝ICP-MS。在此以后ICP-MS在化學(xué)分析中廣泛應(yīng)用開(kāi)來(lái)。

ICP-MS發(fā)展現(xiàn)狀

  現(xiàn)在ICP-MS已在地質(zhì)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)、材料、石油化工等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在核工業(yè)中,ICP-MS的應(yīng)用也得到了不斷地深化。在20世紀(jì)80年代ICP-MS的研究主要集中在儀器分析特點(diǎn)的討論、潛力的發(fā)掘以及一些簡(jiǎn)單樣品的分析上,隨著應(yīng)用的深入和被分析樣品的復(fù)雜化,90年代ICP-MS一方面被用來(lái)完成極為困難的分析任務(wù),其樣品處理和進(jìn)樣裝置常常需要作特別的考慮和設(shè)計(jì),甚至整個(gè)ICP-MS都需改裝,而在另一方面,作為快速、簡(jiǎn)便、有力的分析工具,ICP-MS正逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)或其它研究的例行分析中,每天可測(cè)量數(shù)百個(gè)樣品,提供大量的數(shù)據(jù)。

ICP-MS.jpg

  就ICP-MS本身而言,以扇形磁鐵代替四極桿形成HR-ICP-MS的技術(shù)已經(jīng)成熟并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,這種高分辨率的能力在許多應(yīng)用領(lǐng)域中都是很有價(jià)值的。以多接收檢測(cè)器代替單接收檢測(cè)器也是ICP-MS發(fā)展的趨勢(shì),尤其是對(duì)同位素比值精密分析來(lái)說(shuō)這是極為必要的。ICP-MS的操作軟件將越來(lái)越易于操作且功能將越來(lái)越強(qiáng)大,整個(gè)ICP-MS的自動(dòng)化程度會(huì)不斷提高。以飛行時(shí)間為質(zhì)量分析器的ICP-MS現(xiàn)在已經(jīng)由LECO和GBC公司實(shí)現(xiàn)了商品化。

  在所有ICP-MS技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)中,進(jìn)樣及聯(lián)用技術(shù)始終是其Z為活躍的研究領(lǐng)域之一,盡管諸如HPLC、IC、FI、ETV、LA等樣品處理和進(jìn)樣裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化并可很容易地與ICP-MS進(jìn)行耦合,但這方面的研究和應(yīng)用仍將是今后ICP-MS發(fā)展的ZD。FI已經(jīng)發(fā)展成為一種在線自動(dòng)化的樣品預(yù)處理技術(shù),并使多種分析技術(shù)的在線聯(lián)機(jī)檢測(cè)成為可能,這對(duì)核工業(yè)中中、強(qiáng)放射性的樣品分析來(lái)說(shuō)往往是至關(guān)重要的。隨著人們對(duì)生物學(xué)、核工業(yè)等領(lǐng)域中元素的存在形態(tài)日益重視,色譜與ICP-MS的聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用。


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