[理学]第九章 等离子体质谱.ppt

第九章 等 离 子 体 质 谱  Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy 9.1? ICP－MS发展的历史 9.2 离子源— ICP放电炬焰 9.3 ICP－MS 仪器的结构和基本原理 9.4 ICP－MS的干扰问题 9.5 ICP-MS的新技术 9.6 ICP－MS定量分析和应用 9.7 主要参考文献 9.2 离子源——ICP放电炬焰 9.2 .1 电感耦合等离子体光源(离子源） 略 9.4? ICP－MS的干扰问题 谱干扰是指样品中伴随物具有与被测物特征峰完全相同或相近的谱成分，而仪器的分辨率又不足以将它们区别开的情况下造成的谱重叠，从而导致测量误差。ICP－AES理论上有5万余条光谱线分布在从近紫外到可见光区域内，而无机质谱全部元素的同位素不足300个，谱图成分的简单性是质谱相对于光谱的突出优点之一，但是质谱的干扰情况有时也是不容忽视的大问题。 9.4.5 基体效应及其补偿方法 质谱干扰与光谱干扰一样是由于待测同位素离子与样品中伴随物的其他同质异序素或多原子离子质谱重叠所造成。 基体效应即非谱干扰，是指某些组分其本身在所测同位素并不产生明显的质谱计数，但由于这些伴随物的存在影响了待测同位素的计数。质谱的基体效应与光谱的情况相似，一般表现为抑制效应。有关基体效应的物理解释有“ 电离抑制”、 “ 双极性扩散”、“ 空间电荷效应”等。基体的增强效应多表现在样品溶液中加入某种水溶性有机试剂，使雾化效率或传输效率有所提高。 9.5.2 辉光放电质谱 (Glow Discharge Mass Spectrometry) 辉光放电质谱由辉光放电离子源和高分辨质谱分析器组成。 辉光放电离子源多采用直流辉光放电，工作气体用氩气（10～100Pa) 在1000V以上电压下发生低气压放电，电离产生的离子撞击样品表面使之发生溅射，溅射产生的样品原子在扩散到等离子体的过程中发生碰撞电离，进而进入质谱分析器。由于GD离子源中样品的原子化和离子化分别在靠近样品表面的阴极暗区和靠近阳极的负辉区进行，使得方法的基体效应大为降低。GD源对不同元素的响应差异较小，并具有～10个数量级的动态范围，因此既使在缺乏标样的情况下，也能较准确地给出多元素半定量分析结果。 GD-MS的特点 (1）固体进样方式，样品无需作消解处理，制成适当的棒状或块状，以特制的进样杆推进试样。 （2）对样品适应性广，金属、非金属材料、半导体材料、各类粉末样品等等。 （3）离子源电离能力强，可测定C、N、O等ICP源无法电离的元素。 （4）高分辨和高灵敏度，由于不存在消解样品产生的稀释效应，GD－MS可直接测定8N以上的高纯物质中的杂质。 9.5.4 激光烧蚀(Laser Ablation)进样系统 固体微区分析是分析化学发展的前沿领域。LA-ICPMS可以避免繁琐耗时的湿法化学消解过程，对固体样品直接作原位(in situ)、实时（real time）微量元素分析，激光剥蚀不断更新剥蚀表面，可用于表面分析和逐层分析，并具有较好的空间分辨率( 10μm)。 早期的红宝石激光发展到目前的紫外激光进样系统（如Nd: YAG 266nm激光），激光剥蚀系统在提高空间分辨率和物质吸收率，降低分馏效应，改善精密度等方面都取得重大改进。以测量精密度为例：红外激光（1064nm）实际样品测量精密度10％～20％，紫外激光（266nm）为2％～15％，而深紫外ArF准分子激光（193nm）可达1％～10％。激光系统需要特殊稳定的光学系统、工作环境和严格的操作与维护。 9.5.6 电热进样 电热蒸发进样系统的优点是样品传输效率高，样品消耗量低，可分析溶解性固体浓度高的样品和固体样品。由于减少了进入ICP焰的水蒸气量，与O和H相关的多原子离子的干扰得到有效的抑制。缺点是分析时间长，精密度不高，瞬时原子化过程限制了一次性检测的元素数量。 以石墨炉方式的电热原子化器可通过控制选择性蒸发的方式将分析元素与干扰物预先分离，消除或降低干扰。石墨管在原子化时还可能产生与碳有关的多原子离子干扰。 热喷雾方法是电加热不锈钢或石英毛细管，使其中的液体样品部分气化，剩余的液体则依靠部分气化产生的气体急剧膨胀而被带出毛细管，形成细雾滴。该方法由