1、電感稠合等離子體-質譜聯用法1簡述 電感藕合等離子體質譜(Inductively Coupled Plasma Mass， ICP-MS)聯用法通常是將供試品以水溶液的氣溶膠形式引入氧氣流中，然后進入由射頻能量激發的處于大氣壓下的氧量手離子體中心區，等離子體的高溫使樣品去溶劑化、氣化、原子化和電離。部分等離子體經過不仨的壓力區進入真空系統，在真空系統內，使所形成的正離子在電場作用下，按其質荷比m/zIi其相對豐度顯示在質譜圖上。自然界中的每種元素都存在一個或幾個同位素，每個特定民位素離子給出的信號與該元素在樣品中的濃度呈線性關系。多數化合物能產生特征的質譜圖，可主此對物質進行鑒定和結構分析的方

2、法。ICP-MS是一種靈敏度非常高的元素分析儀器，可以穹時測量溶液中含量在萬億分之幾句pt)至百萬分之幾句pm)內的微量元素，尤其是重金屬王素。1.1儀器電感藕合等離子體一質譜聯用儀主要由樣品引入系統、電感藕合等離子體接口、離子透鏡系統、濾質器(四極桿)、檢測器，計算機控制及數據處理系統，真空系統組成。1.1. 1離子源離子源是產生等離子體并使樣品離子化的部分，主要包括RF工作線圈、等離子體、進三系統和氣路控制四個組成部分。樣品通過進樣系統導人，溶液樣品通過霧化器進入等離子住氣體樣品直接導人等離子體，RF工作線圈為等離子體提供所需的能量，氣路控制不斷地產王新的等離子體，并維持平衡狀態。ICP放

3、電是一種高頻電磁場感應產生的高溫等離子體。它是將液體或固體的氣溶膠手!: 汽及常壓氣體變成自由原子、激發態原子和離子的十分有效的裝置。由于這些狀態是在常壓­形成的，同其他蒸發一原子化一激發電離源相比，ICP放電的試樣轉換效率高，產生的光筆信息豐富。ICP具有以下的特點，樣品在常壓下引入，更換方便;引入樣品中的大多數元素茬雪有效地轉化為單電荷離子，在所采用的氣體溫度條件下，樣品的解離完全，幾乎不存在任在­子碎片;痕量濃度就能產生很高的離子數目，潛在的靈敏度高，因此ICP特別適合用作質章二的離子源。大多數ICP-MS以氣動霧化器為標準附件，其霧化效率低，但使用方便，穩定性乞易于

4、與自動進樣器聯用。三個同心管組成的等離子體炬管放在一個連接于高頻發生器的綻里。當引入氧氣時，高壓火花使管內氣體電離，產生少量電子和離子，這些電子和離子因受管­軸向磁場的作用，在管內空間閉合回路中高速運動，碰撞中性原子和分子，使更多的氣體運=離，很快形成等離子體。1.1.2接口 接口是ICP-MS儀器的心臟，可將等離子體中的離子有效傳輸到質譜儀。它由兩個主組成，前面的稱采樣錐(sample cone)，后面的稱截取錐(skimmer)，兩孔相距6-7mm。1.1. 3真空系統ICP-MS主要用來檢測試樣中的痕量元素。空氣中的灰塵含有大量的各種元素，因此三 器真空的要求很高。從進樣系統到

5、炬管，儀器一直是在常壓下工作，在儀器點火之前，氧氣±驅除管路中的空氣。當離子產生后，對這些離子的聚焦、傳輸和選擇分析必須要求良好的主­系統，以免過程被污染。為了使儀器從常壓向真空系統的過渡，提供了三級真空系統，逐級主三真空度。采樣錐與截取錐之間的第一級真空102Pa，由機械泵維持，離子透鏡區為第二級主(l0-4Pa)，由擴散泵或渦輪分子泵實現，四極桿和檢測器部分為第三級真空(l0-6Pa)，也由擴散泵或渦輪分子泵實現。真空度直接影響離子傳輸效率、質譜波形及檢測器壽命。1.1. 4-離子鏡離子鏡的主要目的是去除電子和中性微粒的影響，并對正電子實現聚焦。等離子體首先進入的是截取

6、透鏡(extraction lens)，截取透鏡具有很強的負電勢，所以電子無法通過，被真空抽走。在后面是幾級離子聚焦透鏡，是通過幾對電極板，當離子入射到電場時，受電場影響，向中心移動，隨后出射運動方向又恢復到了向前，實現了位置上的聚焦。ICP-MS在產生離子的同時，也產生大量光子，由于光子也可以被檢測器檢測和計數，所以在離子透鏡的末端，是一個偏轉透鏡，用于去除光子干擾。1.1. 5質量分析器質量分析器是不同種類的質譜儀的主要區別之處，四極桿分析器是一種成熟的質量分析裝置，利用四極桿對不同質荷比的元素離子的篩選作用，達到順序分析離子質量的目的。四極桿的工作是基于在四根電極之間的空間產生一個隨時間

7、變化的特殊電場，只有給定的m/z離子才能獲得穩定的路徑而通過極棒，從其另一端射出。其它離子將被過分偏轉，與極棒碰撞，并被中和而丟失，從而實現了質量選擇。分離度是質譜儀最重要的一個指標之一，ICP-MS的一般分離度在0.7amu左右，最高分離度為0.3amu左右。作為元機分析儀器，足以分辨出不同質量數的各種離子，但是對那些具有相同質量數的不同元素離子，則元法辨別，這也是四極桿質譜的一個弱點，因此在質量分析中形成了大量的同位素和多原子分子干擾。四極桿對低動能離子更為有效，如果離子能量太高，則離子通過四極桿的速度加快，最終導致峰展寬。在四極桿的入口和出口處，通過直流電壓和射頻電壓的掃描就可完成全譜離

8、子掃描，同時具備順序掃描方式和跳峰方式兩個工作模式，可以使掃描速度更快。1.1. 6檢測器通常使用的檢測器是一種電子倍增器，它的結構類似于光電倍增管，由很多串聯的電極板構成，這些電極稱為打拿極(dynode)，每兩個打拿極都均勻分擔著外加的高壓。當離子入射到第一個打拿極時，和電極碰撞，離子消失，同時產生了自由電子，電子在電場作用下向下一級電極板移動，并打出更多的電子，如此形成了倍增效應。當一個離子入射時，將最終在輸出端形成一個脈沖信號。檢測器通過對一定時間內的脈沖信號的計數可以得到離子強度的相對值，檢測器工作在數字檢測方式。當離子強度較大，達到產生的電子脈沖互相重疊時，脈沖數目便無法計算了，即

9、達到了飽和，此時檢測器可以切換到模擬檢測方式(累計信號)。1.1.7計算機控制及數據處理系統由計算機設定適當的參數，采集質譜信號，通過進一步的數據的處理，完成樣品的定性或定量分析。2電感藕合等離子體一質譜聯用儀的一般要求 2. 1外觀要求儀器應有下列標志:儀器名稱、型號、制造廠家、出廠日期及儀器編號;儀器主機、計算機、真空泵等部件應完好元損;整個儀器系統的連接應正確元誤。2.2檢定條件 儀器檢定時無需其它特殊設備。儀器應置于平穩工作臺上，儀器室內應無劇烈機械震動和強電磁場干擾，無強光直射，室內不得存在與試驗元關的易燃易爆和強腐蝕性氣體及溶劑，儀器電源電壓為220V±10V，頻率50H

10、z，室溫應在15°C2TC，相對濕度小于70%，氧氣鋼瓶出口壓力0.6MPa。2. 3儀器穩定性 取忡忡Tune溶液(含Li、Be、Bi、Ce、Co、In、Ba、Pb，TLU)進樣，分別記錄儀器的長期穩宅性(進樣1小時)、短期穩定性(進樣10次)，Co，In，Pb， U的計數(cps)RSD應分別不低于=劉和3%。2.4靈敏度 可根據試驗的具體情況，調節儀器參數及檢測器電壓。2. 5背景 220質量數處的計數應<2cpso2. 6同位素比值 Ag 0 07) lAg 0 09)計數比值的RSD應<1. 0%。2. 7氧化物比值 CeO (56) ICe (40)計數比值應<5.0%。新安裝或檢修后的儀器應按規程進行檢測。電感藕合等離子體質譜的檢定周期為2年，Mass Calibration和Detector Cross Calibration應在36個月或氣候變化較大時進行。3測定法 定量測定為標準曲線法，每次測定前，作工作曲線，可采用外標法或內標法，一般采用In為內標。首先通過對標準物質的測定確定儀器的準確度后，再進行供試品的含量測定。樣品中金屬的濃度應適當010ppt)，既保證濃度不會太高降低儀器(主要是檢測器)的壽命，又不要太低。由