ICP-MS简介.ppt

电感耦合等离子体-质谱法 Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS) Introduction 从分析的对象看，质谱法可以分为原子质谱法和分子质谱法。原子质谱法又称无机质谱法，是将单质离子按照质荷比的不同进行分离和检测的方法。它广泛应用于物质试样中元素的识别和浓度测定。 Part I: ICP-MS的起源和发展 1960s~70s，问题的提出 电感耦合等离子体-原子发射光谱技术 (ICP-AES) 火花源无机质谱用于痕量元素分析 (SSMS) 3. 元素分析的质谱时代 1980, Houk Fassel首次发表ICP-MS联用技术的工作 (两级真空接口技术，Ames Lab., Iowa Univer., USA) 1983, “匹兹堡化学年会”，第一台ICP-MS商品仪面世 (Elan 250, Sciex) 1990, “It has truly become a technique for MASSES” (Dr. Koppenaal) 2000, 全世界共有3500~4000台ICP-MS仪器 ICP－MS分析性能 测定对象：绝大多数金属元素和部分非金属元素 检测限：1?10-5(Pt) ~ 159(Cl) ng/mL 分析速度： 20 samples per hour 精度：RSD 5% 离子源稳定性：优良的长程稳定性 自动化程度：从进样到数据处理的全程自动化和远程控制 应用范围：地质、环境、冶金、生物、医药、核工业 可测定同位素的比率 Part II: ICP-MS系统组成及工作原理 原子质谱分析包括下面几个步骤： 原子化 将原子化的原子大部分转化为离子 离子按照质荷比分离 计数各种离子的数目 1. 电感耦合等离子体 等离子体的一般概念 等离子体指的是含有一定浓度阴阳离子能够导电的气体混合物。在等离子体中，阴阳离子的浓度是相同的，净电荷为零。 通常用氩形成等离子体。氩离子和电子是主要导电物质。一般温度可以达到10,000K。 物理构件 石英炬管 (Fassel型) 耦合负载线圈（2~3圈水冷细铜管） 射频发生器（提供能量） Tesla线圈（点火装置） ICP焰炬的形成 形成稳定的ICP焰炬，应有三个条件：高频电磁场、工作气体以及能维持气体稳定放电的石英炬管。 在管子的上部环绕着一水冷感应线圈，当高频发生器供电时，线圈轴线方向上产生强烈振荡的磁场。用高频火花等方法使中间流动的工作气体电离，产生的离子和电子再与感应线圈所产生的起伏磁场作用，这一相互作用使线圈内的离子和电子沿图市所示的封闭环路流动；它们对这一运动的阻力则导致欧姆加热作用。由于强大的电流产生的高温，使气体加热，从而形成火炬状的等离子体。 等离子体工作原理 2. ICP与MS的接口(Interface) 离子的提取 采样锥(sampling cone) 截取锥(skimmer cone) 离子的聚焦 离子透镜组 真空系统 一个机械泵 一个分子涡轮泵 3. 质谱仪 四极杆质谱 (Quadrupole Mass) 双聚焦扇形磁场质谱 ( Double-focused Magnetic-Sector Mass Spectrometer ) 飞行时间质谱 (Time-of-flight MS) 4. ICP-MS样品引入系统（进样方式） 对液体试样的雾化 流动注射进样 氢化物发生/气体发生进样 电热蒸发直接进样 进样量少 传输率高(60%) 可预先除去溶剂 可预先除去基体 激光烧蚀法——原位(in situ)探测技术 5. 质谱图及其干扰 ICP-MS的图谱非常简单，容易解析和解释。但是也不可避免的存在相应的干扰问题，主要包括光谱干扰和基体效应两类。 光谱干扰： 当等离子体中离子种类与分析物离子具有相同的质荷比，即产生光谱干扰。 光谱干扰有四种 同质量类型离子 多原子或加和离子 氧化物和氢氧化物离子 仪器和试样制备所引起的干扰 同质量类型离子干扰 同质量类型离子干扰是指两种不同元素有几乎相同质量的同位素。对使用四极质谱计的原子质谱仪来说，同质量类指的是质量相差小于一个原于质量单位的同位素。使用高分辨率仪器时质量差可以更小些。周期表中多数元素都有同质量类型重叠的一个、二个甚至三个同位素。 如：铟有113In+和115In+两个稳定的同位素 前者与113Cd+重叠，后者与115Sn+重叠。 因为同质量重叠可以从丰度表上精确预