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一文看懂ICP-MS分析儀器

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發(fā)表時間：2020-08-05 10:18作者：鑠思百檢測來源：鑠思百檢測

ICP-MS是一種將ICP技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析儀器，它能同時測定幾十種痕量無機元素，在無機實驗室地位斐然，今天鑠思百檢測小編就其檢測原理、結(jié)構(gòu)及其注意事項和大家進行探討，讓ICP-MS變的更簡單。

自1984年第一臺商品儀器問世以來，這項技術(shù)已從最初在地質(zhì)科學(xué)研究的應(yīng)用迅速發(fā)展到廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護、半導(dǎo)體、生物、醫(yī)學(xué)、冶金、石油、核材料分析等領(lǐng)域。被稱為當(dāng)代分析技術(shù)最激動人心的發(fā)展。

一文看懂ICP-MS分析儀器

ICP-MS全稱是電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry)它是一種將ICP技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析儀器，它能同時測定幾十種痕量無機元素，可進行同位素分析、單元素和多元素分析，以及有機物中金屬元素的形態(tài)分析。

ICP-MS原理

1.在ICP-MS中，ICP起到離子源的作用，ICP利用在電感線圈上施加強大功率的高頻射頻信號在線圈內(nèi)部形成高溫等離子體，并通過氣體的推動，保證了等離子體的平衡和持續(xù)電離，被分析樣品由蠕動泵送入霧化器形成氣溶膠，由載氣帶入等離子體焰炬中心區(qū)，發(fā)生蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離。高溫的等離子體使大多數(shù)樣品中的元素都電離出一個電子而形成了一價正離子。

2.通過ICP-MS的接口將等離子體中的離子有效傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀；

3.質(zhì)譜是一個質(zhì)量篩選和分析器，通過選擇不同質(zhì)核比（m/z）的離子通過來檢測到某個離子的強度，進而分析計算出某種元素的強度。

總結(jié)起來就是：

原子化

將原子化的原子大部分轉(zhuǎn)化為離子

離子按照質(zhì)荷比分離

計算各種離子的數(shù)目

ICP-MS的結(jié)構(gòu)

1.電感耦合等離子體:樣品引入系統(tǒng)；離子源

2.接口:采樣錐；截取錐

3.質(zhì)譜:離子透鏡系統(tǒng)；四級桿離子過濾器；檢測器

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樣品引入系統(tǒng)

引入方式：

溶液氣動或超聲方式引入

電熱蒸發(fā)方式引入

激光或火花方式引入

氣體發(fā)生方式引入

注：大多數(shù)ICP-MS以氣動霧化器為標(biāo)準(zhǔn)附件（霧化效率低，1%，但使用方便，穩(wěn)定性好，易于與自動進樣器聯(lián)用）

一文看懂ICP-MS分析儀器

ICP（電離源）

電離源是電感耦合等離子體（ICP），其主體是一個由三層石英套管組成的炬管，炬管上端繞有負載線圈，三層管從里到外分別通載氣，輔助氣和冷卻氣，負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。如果通過高頻裝置使氬氣電離，則氬離子和電子在電磁場作用下又會與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子，形成渦流。

載氣，輔助氣和冷卻氣

三個都是氬氣，只是作用不同。

載氣：產(chǎn)生渦流，形成高溫；把樣品帶入等離子體。

輔助氣：用來維持等離子體。

冷卻氣：以切線方向引入外管，產(chǎn)生螺旋形氣流，使負載線圈處外管的內(nèi)壁得到冷卻。

為什么要用氬氣?

· Ar是惰性氣體

· Ar 相對便宜

· 易于獲得高純度的氬氣

更重要的是 -

· Ar 的第一電離電位是15.75 電子伏特 (eV)

· 高于大多數(shù)元素的第一電離電位 (除了 He, F, Ne)

· 低于大多數(shù)元素的第二電離電位 (除了 Ca, Sr, Ba,etc)

· 由于等離子體的電離環(huán)境由 Ar限定, 所以大多數(shù)分析元素被有效地電離為單電荷離子

接口

接口是ICP-MS儀器的心臟，采樣錐和截取錐是其關(guān)鍵部件, 接口的功能是將等離子體中的離子有效傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀

質(zhì)譜分析器（以單四級桿為例）

利用靜電透鏡系統(tǒng)將穿過截取錐的離子拉出來，輸送到四極桿濾質(zhì)器。四極桿的工作是基于在四根電極之間的空間產(chǎn)生一隨時間變化的特殊電場，只有給定M/Z的離子才能獲得穩(wěn)定的路徑而通過極棒，從其另一端出射。其它離子將被過分偏轉(zhuǎn)，與極棒碰撞，并在極棒上被中和而丟失。四極桿掃描速度很快，大約每100毫秒可掃描整個元素覆蓋的質(zhì)量范圍。

ICP-MS特點

ICP-MS的譜線簡單，檢測模式靈活多樣：

（1）通過譜線的質(zhì)荷之比進行定性分析；

（2）通過譜線全掃描測定所有元素的大致濃度范圍，即半定量分析，不需要標(biāo)準(zhǔn)溶液，多數(shù)元素測定誤差小于20%；

（3）用標(biāo)準(zhǔn)溶液校正而進行定量分析，這是在日常分析工作中應(yīng)用最為廣泛的功能；

（4）同位素比測定是ICP-MS的一個重要功能，可用于地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)及中醫(yī)藥學(xué)研究上的追蹤來源的研究及同位素示蹤。

維護保養(yǎng)

1、定期更換泵管（樣品管和廢液管，如果有老化的情況就更換）

2、定期清洗樣品錐、截取錐、嵌片、霧化器（如果連續(xù)做的話，一周以上就需要清洗，樣品錐和截取錐清洗的時候放在純水中超聲30分鐘）

3、定期清洗矩管和中心管（清洗的時候拆下來用5%的HNO3浸泡過夜）

4、每四個月更換一次循環(huán)水，平時注意觀察一下水冷機的水位，循環(huán)水需要淹沒銅管，防止上面的銅管露在外面結(jié)冰了。經(jīng)常觀察一下水冷機是否有損壞漏水的現(xiàn)象。

5、計算機專用，定期備份數(shù)據(jù)。