ICP-MS简单培训资料解析

1、ICP-MS 简单培训资料、ICP-MS 简介ICP-MS 全称电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry ）,可分析几乎地球上所有元素（ Li-U ）ICP-MS 技术是 80 年代发展起来的新的分析测试技术。它以将ICP 的高温（8000K）电离特性与四极杆质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的最强有力的元 素分析、同位素分析和形态分析技术。该技术提供了极低的检出限、极宽的动态线性范围、谱线简单、干扰少、分析精密 度高、分析速度快以及可提供同位素信息等分析特性。自 1984 年第一台商品仪器问世以来，这项技术已从

2、最初在地质科学研究的应用迅速发展到广泛应用于环境保护、半导体、生物、医学、冶金、石油、核材料分析等领域。被称为当代分析技术最激动人心的发展。ICP-MS的应用领域分布核工业：5%?特征材料的定性?来源分析法医，公安等：1%?射击残留物分析Title of Prese ntationDate化工，石化等：4%?核燃料的分析?R&D?放射性同位素的分析?QA/QC?初级冷却水的污染分析地质学：2%?金属材料，合金等医药及生理分析 6%Agile nt Restricted?医药研究，药品质量控制?药理药效等的生物过程研究?土壤、矿石、沉积物?同位素比的研究?激光熔蚀直接分析固体样品?头发、

3、全血、血清、尿样、生物组织等?毒性分析环境:49%? 饮用水、海水、环境水资源?食品、卫生防疫、商检等? 土壤、污泥、固体废物?生产过程 QA/QC 质量控制?烟草/酒类质量控制，鉴别真伪等Hg, As, Pb, Sn 等的价态形态分析半导体：33%?高纯金属（电极）?高纯试剂（酸,碱,有机） ?Si 晶片的超痕量杂质 ?光刻胶和清洗剂nt TechnologiesPage 4电感耦合等离子体质谱分析法是将电感耦等离子体（ICP）技术和质谱（MS）技术结合起来，利用等离子体作为离子源，由接口将等离子体中被电离了的试样 离子引入质谱仪，用质谱仪对离子进行质量分析（按 m/Z 比值将不同的离子分

4、开）并检测记录，根据所得质谱图进行定性定量分析。、ICP-MS 仪器和原理介绍ICP-MS 的基本原理与 Agilent 7500 介黑什么是ICP-MS?一种强有力的无机元素分析技术MS - Mass Spectrometer质谱四极杆快速扫描质谱仪通过高咖序扫描分离湾定所有 元素高速双通道模式检测删四极杆 分离后的离子进行栓测1CP - Inductively Coupled Plasma电却合等离子体样品蠡发，解离，原子出 电离等过程标准样品引入系统由两个主要部分组成：样品提升部分和雾化部分。样品提升部分可以使用蠕动泵或自提升的雾化器。蠕动泵用于提升样品或提升经TI1.高速氮气将液体徉品

5、雾化庞提取酬使离予 隨过样品锥进入I真空系统乩样品颗粒解离,电离战正离子7.双曲面四极杆离呼按荷质比进行分离进久 检测器6.二代 G 离于透镜， 对离干进 行聚焦和備，使之与光子、 中牲粒予外离，有最高的离干2.大颗絞碰撞 沉积，小颗粒进 入高温等离子体6.真空门阀在乔釆样时关闲，咲酬质谱 仪的高直空度占利于 系密护8双通道模氏跆戡 量级线性动态范围的 检测器，快速检测Agilent 7500系列ICP-MS系统简电感耦合等离子体质谱分析法是将电感耦等离子体（ICP）技术和质谱（MS）接头混合的样品/内标混和液，可以便捷地实现内标的在线加入。使用标准的径的样品管时，在 O.lrps 转速下，蠕

6、动泵提升样品的能力大约为0.4ml/min。而内标管的直径为 0.19mm，因此内标液的流速更慢，在O.lrps 转速下，蠕动泵提升内标的能力大约为 20 讪/min。也就是说，内标溶液相对于被稀释20 倍，所以虽然我们要求引入系统的内标元素浓度为 50ppb，但使用的内标溶液浓度为1ppm(1000ppb)。注：即使用自提升的雾化器，仍需要使用蠕动泵，因为雾化器里的废液是通过蠕动泵排到废液桶中的。如果雾化器不排废液，将导致信号不稳定，如果过多的液体流入炬管，将导致熄火，对仪器造成危害。样品引入系统的第二部分是雾化器和雾化室。样品以泵入方式或者自提升方式进入雾化器后，在载气作用下形成小雾滴，并

7、进入雾化室。大的、重的雾滴碰到雾化室壁后被排至废液中，只有小雾滴才可进入等离子体内。载气的流量决定了雾化效率，当载气流量不够大时，可以增加混合气流量以保证雾化效率(例如：进行冷等离子体实验时)。下面介绍 Agile nt 的两种雾化器：高盐雾化器(Babington):高盐雾化器使用高强惰性塑料材质，可耐受除浓硫酸以外的所有的酸。雾化过程：样品从小孔流出，顺凹槽流下，与高速载气相遇，发生雾化。高盐雾化器可以耐受很高的总溶解固体量，不易发生堵塞，但它不是自提升雾化器，需要蠕动泵引入样品。氩气出口同心雾化器(Concentric):同心雾化器也是一种常用雾化器，由石英材料制成，1.02mm 内因此

8、除 HF 和强碱外适用于各种样品溶液。雾化过程：通过蠕动泵或者自提升系统将样品引入毛细管中，毛细管周围喷出的载气将样品雾化。因为同心雾化器中的样品毛细管内径极细，容易被固体颗粒堵塞，所以要求使用不含固体颗粒的纯净样品。典型的雾化室-双通路斯科特型雾化室的主要目的是去除大液滴，阻止其进入炬管， 保证只有小颗粒的气溶胶可以进入等离子体。使用雾化室可以提高等离子体的稳定性和离子化的效率。 室的室壁，并由废液管排出。大液滴碰撞到雾化炬管位置由步进电机控制，X.弘暑 三维可调快速精确。炬管的拆卸、安装简单快速，便于清 洗更撫等离子体部分独立于仪器主体部分，等离子气由排气管道直接排出&炬管和雾化室

9、可以通过计算机x、y、z 三维调控，调节精确度可达 0.1mm ;使用接头夹固定炬管和连接管，方便器件的维护、更换；通过化学工作站软件可以控制、移动整个炬管箱至后方，方便用户直接维护锥和提取透镜。I10,000,000 个原子；而在检测器得到的离子数在10 1000 之间，即99.99%的样品及其基体停留在仪器内部或被排废消除；因此，加大进样量提高灵敏度的后果是同时加大仪器受污染速度。离子提取双锥离子透儀的设计使更 多的离子（尤其是轻质量 离子）能够进入系统，提 高仪器灵敏度衽截取锥后双提取透翔E常有效的聚集加速离子接口处的样品离子消除未电离的样品基体干扰；（RICPMS接口的设计样品锥1.0

10、 mm孑L径尖锐的孑血缘可防止堵塞铜底盘-棵锥尖极奸的迪导性能*延长了锥的寿命标谁为谋制* 0 4 mm孑L径*工作温度较高可使盐份不在其上沉 积从不堵塞消除己电离的样品基体干扰 碰撞f反应池ICP-MS 进一步消除干扰的方法：ORS 碰撞/反应池1）Collisional Induced Dissociation（干扰离子碰撞解离 CID ）什么是碰撞诱导解离（CIDCID）？这是一个通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程 这种能量传递足以使分子键断裂第三代一馆化。偏转透镜良空门阀在不采样时关冊 八极杆碰憧#反应池QRS）系蜒碰撞/反应池系统有三种工作方式：和所选择的离子重排。为什么它那么

11、重要？在 70 年代初期 McLafferty (JACS, 95, 3886, 1973)论证了从离子观测得的键断裂和重排,表明了 CID 是中性分子的分子结构的典型代表。在质谱图被获得之前，母离子在碰撞池或室中被打碎。可扫描子离 子来获取母离子的信息。通过碎片指纹分析，这种类型的数据可用于 排序(缩氨酸和糖)，结构分析和分析物鉴定。分裂最常用的方法就 是碰撞诱导解离(CID)(CID)，有时也称碰撞激发分解(CAD)(CAD)。2)Reaction (反应模式，)3)(动能歧视 KED 7500-ORS 以此为主)反应模式：电荷转移(Reaction)以H2为例Ahee 原理中 e 粒子

12、euedpede 极杆 ecendes withH2 J _ Title of PresentationAgilent RestrictedAgiTe cll H ol OQIB5DatePage 24ICPMS消除十扰的方法(2)碰撞/反应池干扰离子碰撞解离(CID)的局限ORS系统中的最主要模式：动能歧视（KED）干扰离子失去能量而不能进入四极杼分子离子（ArCl址匕被干扰的离子（如淳更大册碰撞截蔚He/H2EArCl碰撞频率更高ArC!的动能降低，远低于他的动能.屏蔽 炬的能壘聚焦和四极杆的旨绳瞬飯应使 只有血进AE3极杆，而ArCi完全无法进Agilent 7500 四级杆Agile

13、nt 7500 系列使用的是四级杆质量过滤器。四级杆由四根精密加工的双曲面杆平行成对儿排列而成。四级杆由纯钼材料制成，四个杆的中央空隙部分排列着离子束。RF电压和 DC 电压加在对角的两个杆上，而在另外两个杆上加的是相同大小的负电压。电压的交替改变，产生了电磁场，与离子束发生相互作用。在特定的电压下，只有特定质量数 的离子才能稳定的沿轨道穿过四级杆。因此，通过快速扫描、变换电压的方式，不同质量数的离子可以在不同时间内稳定，并穿过四级杆到达检测器。四级杆质量过滤器的扫描速度超过每秒 3000amu,相对于每秒时间内可以对整个质量范围扫描10 次。Eletiical poteiitMlElecti

14、kead Time CorredianIMIICpBlP/A Fd.ar Tmng RangeABRest?ff10. 选择信号强度随着基体元素的基体效应、接口效应而与待测元素信号强度同时增强或降低的内标进行校正11. 随机背景12. 四极杆、离子透镜、真空系统等的优化组合设计、ICPMS 常见问题及解决方法如遇到仪器有问题，先进入 Diagnostics 菜单，查看 Error log，Error1203，1218，1219 点不着火最常见的原因就是漏气导致氩气不纯。1. 首先在仪器维护界面中 purge 管路，2. 检查样品管是否在水中。3. 检查与矩管连接的两路气 Plasma gas

15、和 Aux gas 接头是否拧紧。Spray chamber，连接管，矩管及雾化器安装是否正常4. 废液管与 spray chamber 连接是否正常。 EndCap 与 spray chamber 间的密圭寸圈是否老化。FWDOFFSHIFTDOIKMaintenance Meters HaintenanLce Lag HelpFl asm a Vacn!l| OFFLINE InjtruAent Cont rolReviaw di agnostic info lodged to a fileIDLEAF GenenatofRuiwiing Tim Lensas Tst.仑Hebuliier

16、 Test.Clear Error LogViaw Errora5.如问题还没有解决，摘下 spray chamber 和矩管中间的连接管。用封口膜封住矩管磨口端，点火。如果正常了，重复 2 到 46.检查矩管是否变形，如有 shield plate 请检查 shield plate 和 石英 bonnet 是否变形。7.检查气瓶，减压表，及所有气路接口及管线是否漏气。8.检查矩管下的光纤位置是否正常。可用电筒照光纤，观察仪器控制面板中plasma 是否出现。9.检查调谐参数中 RF Matching 数值是否合理（ 1.6-1.7）如果完成上述检查还不能点火请致电 Agilent二，Erro

17、r1208 , 2151, 2152 通常是真空问题，在由 StandbyAnalysis 过程中门阀打开后，IF/BK 真空不能维持在 450Pa 以内1. 首先检查样品锥锥孔是否变大,样品锥密封O 圈是否老化2. plasma 离锥口距离是否太大,调整矩管位置,调整Sample depth3. 检查机械泵油是否变色或缺油4. 打开仪器大盖,检查真空泵管是否松动三, Error21521. 检查 Purge valve 是否拧紧2. 真空腔上盖是否关紧3. 首先检查样品锥锥孔是否变大,样品锥密封O 圈是否老化4. plasma 离锥口距离是否太大,调整矩管位置,调整Sample depth5

18、. 检查机械泵油是否变色或缺油6. 按照维护光盘清洗 Penning Gauge 中的 BodyTube ,如还不正常右键点击仪器控制面板上 侧的蓝条,选中 Cmdline On在 commandline 中输入如下命令scwrite “fake:ain:pgan 1,0.0004 使分析器真空显示为 4E-4Pa再输入 scwrite “frcd:bout:pgan off ” 关掉 Penning gaugeOFFLINE Lns-tControl - HUTWVfl Flasfha Vacuum Di agnosti Cs Maintenance Meters Maintenance L

19、bgscwrileh1rcd：bout：pgan off11IDLE四，灵敏度低1. 检查氩气压力是否正常2. 首先检查雾化器样品提升是否正常，将样品管从水中抽出再放入，观察样品管中有无气泡提升或者取下 EndCap 在维护菜单中打开氩气阀，将Carrier gas 设为 1L/min,直接观察雾化效果3. 检查 spray chamber, connector 及矩管连接是否正常4 清洗整个进样系统和样品锥及截取锥5. 观察矩管中心通道是否变形或堵塞6. 检查炬管位置是否正确7.检查 Axis 和 Resolution 是否正常9*&检查离子透镜固定螺丝是否拧紧9 如果仪器在反应池模

20、式灵敏度低首先检查在无气体模式时灵敏度是否符合要求。四、ICP-MS 的基本操作1）、开机1、 开电脑（密码 3000hanover），打印机；2、 打开仪器的总电源开关（在仪器后面的下角）和前面的电源开关；3、 双击桌面的“ ICP-MS TOP图标进入工作站，如下图所示：4、从 Instument 菜单中选择 Instrument control 或者单击 Instrument control 图标入下图所示的仪器控制界面。从Vacuum ”菜单中选择“ vacuum on,抽真空，第一次开机需要抽过夜。仪器状态从“SHUTDOW/F 到“ STANDBY 状态转换。状态从界面的上方的标题

21、栏看出，如下图5、从Meters ”菜单中选择Meter Control Panel ”，进入如下图所示的画面，可以对真 空、水流量、环境温度、雾室温度、气体压力及射频功率进行实时监测。（最多同时可选 5OFFLIHE Instruaent Control一 |SHUTDOTH (STAm) )AEI)S冈V-muijn OHFlksniaDi kEostics HiLnten-Mic*- He+m貝Lc* Help】厂Inld TempEhauBl TempS/C Teniperdture |LarGMj Corner Gaa PTB&厂DP G PfKt厂DPG&flntP

22、i& Ai GasTalc. Press Cainer Gas Makeup Gas厂DjstmsfGai厂PlasmaGd$厂Aux GasPlasma RF厂Forward Power厂Reltectsd Powes6、首次开机，因为有 使用碰撞池，还需从，从 Maintenance”菜单中选择Reaction Gas”，勾选Open Bypass Valve”，设置所需反应气流量 2-5 mL/min，进行反应气气路吹扫。如果每天使用反应池吹扫 5-10min 即可;如长期不用使用前需提前2 mL/min 吹扫过夜。tVST畑as OFFi：* K s-1-71f厂i/F Pre

23、ss r IF/BKPressArtalzer PrtsS rTPI Rcvdutio rTMPRevoiutmWaterWaiarRF/W/C7IF 厂kVater RF/TF厂Wer I emperaiureReadiai CelrH2Ga$厂HeGa&厂Gphonal Gas项）般选择以下几项 IF/BK Pressure -接口及背压阀压力；Water Temperature 循环水温;S/C Temperature 雾室温度；Forward Power 入射功率；Reflected Power 反射功率7、仪器状态转换为“ STANDBY ”状态后，开氩气（0.7 M pa）

24、,循环水、排风。卡上蠕动泵管，样品管必须放入 DIW （去离子水）中，若连有内标管，亦放入 DIW 中。8、从Maintenance ”菜单中选择 Sample Introduction进入如下图设置检查确认 Inputs 显示与 Outputs 输入一致，蠕动泵的样品及排液管工作正常。几分钟后,点击 Close 退出 Sample Introduction Maintenance 界面。9、从 Instument control 界面选择Plasma”菜单中的Plasma ON ”进行点火，仪器由“Standby ”状态向Analysis”状态转换。若已经开机一段时间，天天使用仪器，可直接从

25、步骤6 开始做。2）、调谐示的调谐画面。1、点火后，30 Miin 预热仪器，点击ICP-MS Top画面的Tune ”图标进入下图所2、 将样品管放入 1 ppb 调谐液中。 在菜单“ ALS中， 如调谐液在 89 号位， 可在输入框 输入“ 1089”，点击“ Start ”进样进行调谐， 看质荷比 89 的信号响应度， 若大于 1000,则 表示正常， 后点击“Stop ”停止采集，如大盘的 1.2.3.号位中，1 号位为去离子水，在“ALS 菜单中，将进样管移至 1 号位点击“ Start ”看质荷比 56 的信号响应度，若在 1800 以下，则 表示正常，点击“ Stop”停止采集这

26、时可以保存，在“ File ”的菜单下点击“ Save tune values ”，输入名称，一般用日期命名保存。3、单击分辨率/质量轴调谐”图标型，进入分辨率/质量轴调谐画面。点击Start ”按钮 启动采集。点击 Stop ”按钮停止采集。确认分辨率/质量轴是否达到要求如（CeO/Ce） 1%,（Ce2+/Ce） 5rt|iHI14ElewitmVISLMI阳Lel 1L.阿12Lewi 3iL wri 4LMI 5丄172 &eHi.wnini.MOran100Q IQM211QA FlhOH1OODi0QIQOQZEbrarri$1幅UflCEFrtH 2 rr怡TOJLlja

27、fcjD F.e itHtirialL：HbunMTlhod匚凶tn出北I it厂 日bnk I2anr EuxiliiWti-ir-BHEI -Sia-Kisrd fer| Giph吕帧一题,WnpIblDuTvi$(ysctRnrt h P: rt15V；Level 3Level Izn.in20 (C5D.COLev# I 5inaaiIPODIIgill T 丄凶JIT Ig lh1.MJ1 (KPMd E 利问 SlfipMdEEEleioeni左创r&ilt盼中日*已则弓TD1r ISTD知二iirrF RnlETDOw-E皿ndl：如 广Barria dAckHon厂Lo

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29、alib匸in* UpdateB LJso iJamcNOLFHC+OI*Mctli .CJoLlib-P Alh*F IIvlMIFl CnmcAcilvli 9*1 F filial峑hipRwh1&Hull止胡川MCabld叱JtpbLer-d 117o FwEiurdSiirTiHor nnnM“3dirrec*1IT?.1o：gp口HEM1WEWQ必印aMCnfel-SITO2QPPD40ZPLH匚UVi wI：II HDL 3!JU1I Mf sBuILL-Ig 寸LEU$D MCPiIHEMJ -HHOE至3 DDH MEl&idlECf-3Uiti1 k-Vl弓

30、陌D 4TPTHEM胪緒FlMMginii诸S-srTckiirrr.1 nonJD K AIHEHFi.lS FT Hbr 5-w; JUJUMSgmpfci1HTMUDft_ ILPCHLM. hML r HOL =.* J UI M1-訓出Ull.1.L.U|Erj*d吕“沌.10111?1314带ir恰in21014曲272B川-6ft31J?34Lkl HlPlF jd ZdFirr五、样品数据分析据，如下图点击可以修改如果浓度不好的数据或者是不好的点，比如说线性中有一点产生了偏离，也可以不要该点做线性，在这里修改，如下图Rjct | ConeCik ConeCRS CountRdfioLRSD 制1 10.000210 00F 3|20.00450 00.5.1000| 6 |一.| 1I 8 J一-1、点击Data An alysis”窗口，点击“File 菜单，点击“ Load ”，选中要分析的数图标，查看标样和样品的线性和情况，如下图在