ICP-MS.ppt

1、电感耦合等离子体质谱ICP-MS,无机质谱的发展,1934年开始火花源的研究 1954年组装了第一台火花源质谱仪 1958年第一台商品火花源质谱仪面世 火花源的特点 1975年开始电感耦合等离子体源（ICP）的研究 1983年PE Sciex公司生产出了第一台商品电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）仪,火花源的特点,优点： 适用于检测导电固体样品，不需要进行太多样品预处理 它可对整个元素周期表中的元素（从Li到U）进行检测，适合作样品的“全貌”分析 检测限低 ppb,缺点： 需要在真空系统下操作 不稳定及多原子离子谱线干扰严重，故分析结果精密度及准确度差 耗时长，实用性差。,ICP-MS特点,

2、分析速度快 谱线简单 分析精度高 RSD3% 动态线性范围宽108 检出限低 0.1ppt,元素M+电离度的计算值条件：7500K，电子密度1015/cm3,ICP离子源,ICP-MS的特点,只需在常压下工作，操作简单，进样方便 在整个元素周期表中，元素的电离度相对均一，单电荷离子产率高，双电荷离子产率低 在所采用的气体温度下，样品解离完全，因此氧化物及分子离子少 因为电离度高，所以潜在灵敏度高,ICP-MS 仪器结构示意图,ICP-MS接口示意图,ICP与采样锥相互作用产生的界面层,质量分析器,四极杆质量分析器 磁质量分析器（HR-ICP-MS） 飞行时间质量分析器（TOF）,质量分析器的指

3、标,分辨率 分辨率（R）的计算公式为,质量分析器的指标,2. 丰度灵敏度,一般AS(m-1) AS(m+1),四极杆质量分析器,棒长23cm，直径1.2cm.,离子通过四极杆传输的稳定性示意图,单聚集磁质量分析器,单聚集磁质量分析器,假设所有离子离开离子源时具有相同的能量，经电压U加速后，离子所具有的动能E 为 以速度v 进入磁场的离子，会受到磁场Lorentz力的作用，作圆周运动，其离心力与Lorentz力刚好大小相等、方向相反，故 将式（2.5-10.4）得出的v 值代入式（2.5-10.），可算出离子作圆周运动的半径r 为,双聚焦磁质量分析器,双聚焦磁质量分析器,静电分析器形成的电场强度

4、为E。离子在静电场中也将作圆周运动，且离心力与电场作用力大小相等、方向相反，故有下式 将由此式导出的v 带入式 可算出 rE,飞行时间质量分析器（TOF）,优点：离子的有效传输效率高105倍，故进样量可减少105倍，可做真正的表面分析。,检测器电子倍增器,长 70mm，内径 1mm的玻璃管，内涂二次电子发射材料。,ICP-MS的干扰问题,谱线干扰 同量异位素干扰 115In与115Sn，113In与113Cd 多原子离子干扰 基体干扰 高浓度低挥发性的盐类堵塞进样锥口 空间电荷效应,多原子离子干扰,消除谱线干扰的方法,尽量用HNO3体系 （电离能：N 14.53 eV，P 10.49 eV，S

5、 10.36 eV，Cl 12.97 eV） 计算软件 冷等离子体（功率自1300W降到650W） 高分辨电感耦合等离子体质谱仪（HR-ICP-MS） 带动力学反应池的电感耦合等离子体质谱仪（DRC-ICP-MS）,计算软件,例1，94Mo干扰94Zr的测定，若在95Mo处无干扰，可选择 95Mo测量其强度i(95),则94Zr的信号强度可用下面公式来校正,计算软件,例2，要消除 40Ar35Cl 对 75As 的干扰，可在 77M 处测量 40Ar37Cl 的强度，若在77M处没有其他干扰，则有下式,计算软件,如果在77M处又有77Se的谱线干扰，而82Se处无干扰，则77M处Se贡献的强度

6、为 这时校正公式变为,HR-ICP-MS高分辨谱图（Fe 55.935，ArO 55.957）,HR-ICP-MS解决一些常见的多原子干扰所需的分辨率,动力学反应池消除多原子离子干扰（DRC-ICP-MS）,通NH3 消除51(ClO)+对51V的干扰 消除Ar+、ArH+、ArO+对Ca+、K+、Fe+的干扰 NH3 + ClO+ NH3+ + ClO NH3 + ClOH+ NH4+ + ClO 通O2，提高As、Se的检测灵敏度 As+ + O2 AsO+ Se+ + O2 SeO+,消除基体干扰的方法,基体干扰 （1）高浓度低挥发性的盐类堵塞进样锥口 （2）空间电荷效应 消除基体干扰的

7、方法 （1）稀释 （2）内标法 （3）采用标准加入法或基体匹配法 （4）将基体与被测物分离,ICP-MS中的进样系统,气动雾化器 超声波雾化器（USN） 微浓度雾化器（MCN） 电热蒸发进样（ETV） 激光熔融（LA） 流动注射技术（FIA）,超声波雾化器（USN）示意图（U-6000AT+，Cetac公司）,超声波雾化器 (USN),雾化效率高，提高灵敏度 去溶剂，减少基体干扰 低背景 降低检测限 记忆效应较严重,微浓度雾化器（MCN）,适应于微量样品进样（20-100l/min） 雾化效率高，灵敏度高 与膜去溶装置相联，降低背景及基体干扰 耐HF 毛细管易堵塞,电热蒸发进样（ETV）,样品

8、蒸发步骤与电离步骤分开，有助于消除基体干扰 进样量少（1-70ul），耐HF腐蚀 可直接分析固体样品 雾化效率高，灵敏度高，检出限低,Cetac LSX-100激光熔融仪示意图,激光雾化器 固体样品 优点 减少样品处理过程 避免分解过程中样品稀释降低实际测定下限 难溶固体 可进行特定微区的分析 缺点 样品的不均匀性 定量问题,ICP-MS仪器的发展,进样系统的发展，进一步提高雾化效率，降低或消除干扰 HR-ICP-MS及DRC-ICP-MS的出现，降低干扰及背景计数，从而降低检测限 换用载气，将 Ar 换为 N2 或 He，或某种混合气体 换用离子源 辉光放电质谱仪（GD-MS） 最先进研究，

9、用电喷雾技术直接产生元素离子再导入质谱，它是一个简单，而且与前面完全不同的离子源，它不需要高温、高功率。 改用TOF，可提高灵敏度。 联用技术（LC-ICP-MS、GC-ICP-MS）,辉光放电离子源,GD-MS的特点,直接分析固体样品 可做表面分析及逐层分析 耗气量小（相对ICP 10L/min，GD的气流量只要数ml/min）,原子光谱分析技术的比较（FAAS、GFAAS、ICP-AES、ICP-MS）,灵敏度及检测限 分析精度 分析浓度范围 分析时间 仪器消耗 自动化程度 操作技巧要求 干扰及其控制难度 沾污,FAAS 便宜、易操作，干扰少且易控制；灵敏度低，速度慢，样品量大 GFAAS 灵敏度高，检测限是FAAS的10-100