电感耦合等离子体质谱分析原理

          


　　电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是一种元素分析技术，用于根据元素的电离来测量和鉴定样品基质中的元素。它用于各种行业，包括但不限于环境监测、地球化学分析、冶金、药物分析和临床研究。ICP-MS可以将样品完全分解为其组成元素，并将这些元素转化为离子。它通常由氩气组成，使用感应线圈将能量“耦合”到其中，形成等离子体。


　　电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)可用于EMSL所有需要分析低浓度液体样品中痕量金属的研究领域。通过使用电感耦合等离子体电离被分析的样品，ICP-MS可以雾化样品以产生可检测的原子和多原子离子。然后，ICP-MS可以提供高度精确和灵敏的样品元素浓度分析，其中存在不同同位素的相对丰度。ICP-MS在分析各种环境样品中的痕量金属方面发挥着重要作用，这有助于EMSL在生物学和生态系统方面的研究工作。


　　ICP-MS通常配备有液相样品引入系统(雾化器)。它可以与色谱分离技术相结合。激光烧蚀是在ICP-MS检测之前对固体进行采样的非常有用的工具。ICP-MS的分析特性与电感耦合等离子体区域中离子的有效产生和离子检测器的灵敏度有关。ICP-MS的一个实用特点是ICP放电是在大气压下进行的。因此，该技术应用广泛，可以方便地连接到不同的样品引入系统，包括溶液雾化、激光烧蚀、电热蒸发、化学气体发生或高效液相色谱。


　　离子强度ICP质谱反映了每秒检测到的离子数量(每秒计数或cps)，并在一系列连续分析步骤中获得。这些步骤包括(I)将给定样品(液体或固体)转化为气溶胶或直接以气体形式引入，(ii)将气溶胶/气体转化为等离子体，(iii)雾化引入的化合物，然后在热等离子体环境中电离原子，(iv)将产生的离子从在大气压下操作的等离子体转移到在高真空下操作的质量分离器(分析器)，包括通过离子光学器件进行离子提取，(v)根据离子的质荷比(m/z)分离离子，以及(vi)通过检测器检测分离的离子并将离子通量强度转化为电信号(cps)


　　考虑到液体的引入，样品气溶胶通过雾化室的传输将受到样品吸收率和密度(如酸浓度)或等分试样的粒度分布的影响。3354在这种情况下，例如，通过激光烧蚀或电热蒸发产生的干燥气溶胶。一旦气溶胶进入热等离子体区域，一些粒子在气态物质被雾化和电离之前就蒸发了。这些工艺的有效性取决于化学物质的性质和等离子体条件。应该强调的是，不是所有的粒子都被完全蒸发，但是一些最大的粒子和/或液滴可以穿过等离子体而没有完全蒸发。在大多数市售仪器中，使用氩气。因此，产生的等离子体主要由氩原子组成，并伴有大量来自样品的氩离子、电子和物种。一旦在热等离子体中形成，所有这些物质(粒子、蒸汽、原子和离子)将在通过等离子体区时分散。等离子体中形成的离子被传输到质量分析器m/z。最后，质荷比合适的离子到达检测器，在检测器中被计数。元素质谱仪通常覆盖6至254 amu的质量范围。因此，它们可以检测元素周期表中大多数元素的同位素离子。



    电子的强度与等离子体中形成并通过ICP-MS离子光学器件传输的离子数量有关。离子形成的真人庄闲游戏受到特定元素的电离能和等离子体温度的影响。利用萨哈-埃格特方程[20]的原理，化学元素的电离度取决于等离子体温度。一般来说，ICP被认为是一种有效的离子源。假设等离子体温度约为6000 K，电子密度为10 ^ 15cm-3，可以估算出钠到氯的电离真人庄闲游戏从0.99到10 -6变化。当然，给定元素的电离真人庄闲游戏会影响信噪比。值得注意的是，信号强度和灵敏度不仅取决于电离真人庄闲游戏，还取决于样品引入速率、样品传输/递送真人庄闲游戏，以及——光谱仪的提取和传输真人庄闲游戏，最后但不是最不重要的一点。离子通道。并且化学和物理源的基质效应可以发生在任何上述方法的每个步骤中。这些效应受到样品成分、同量异位素干扰和光谱干扰的影响。这种干扰可能是由双电荷或团簇离子引起的。前者只是轻微的，但后者强烈依赖于等离子体参数。