ICPMS與ICPAESAAS方法的比較

1、ICP-MS 與 ICP-AES 、 AAS 方法的比較1 ） 檢測(cè)性ICP-MS 是一個(gè)以質(zhì)譜儀作為檢測(cè)器的等離子器的等離子體， ICP-AES 和 ICP-MS 的進(jìn)樣部 分及等離子體是極其相似的。ICP-AES測(cè)量的是光學(xué)光譜（120nm800nm ）, ICP-MS測(cè)量的是離子質(zhì)譜，提供在3250amu范圍內(nèi)每一個(gè)原子質(zhì)量單位（amu ）的信息，還可進(jìn)行同位素測(cè)定，尤其是其檢出限給人極深刻的印象 ，其溶液的檢出限大部分為 ppt 級(jí)。石 墨爐 AAS 的檢出限為 1 10ppb ，一些元素也可得到亞 ppb 級(jí)的檢出限。但由于 ICP-MS 的耐鹽量較差， ICP-MS 的檢出限實(shí)際上

2、會(huì)變差多達(dá) 50 倍，一些輕元素（如 S、Ca、Fe、 K、S）在ICP-MS中有嚴(yán)重的干擾，其實(shí)際檢出限也很差。表 1ICP-MS 、 ICP-AES 與 AAS 方法檢出限的比較ICP-MS ICP-AES GF-AASF-AASTable 1 Detection limit comparison of ICP-MS ， ICP-AES and AAS （mg/L）Ag0.0030.30.011.5Ga0.0014.00.150Al0.0060.20.145Ge0.0036.03100As0.0060.90.230Hf0.00063.3-300Au0.0010.60.19Hg0.0040.

3、50.650B0.090.320 1000In0.00059.00.0430Ba0.0020.040.3515Ir0.00065.03.0900Be0.030.050.0031.5K1 0.20.0083Bi0.00052.60.2530La0.00051.0-2000Ca0.50.020.011.5Li0.0270.20.060.8Cd0.0030.090.008 0.8Mg0.0070.010.004 0.1Ce0.00042.0-Mn0.0020.040.020.8Co0.00090.20.159Mo0.0030.20.0830Cr0.020.20.033Na0.030.5-0.3Cs0

4、.0005-0.0415Nb0.00095.0-1500Cu0.0030.20.041.5Ni0.0050.30.35元素Fe0.40.20.15Os-0.13120P0.31.50.321000Sn0.0021.30.250Pb0.0011.50.0610Sr0.00080.010.025Pd0.00093.00.810Ta0.00065.3-1500Pt0.0024.716Te0.01100.130Rb0.003300.033Th0.00035.4-Re0.00063.3-600Ti0.0060.050.3575Rh0.00085.00.86Tl0.00051.00.1515Ru0.002

5、6.0-60U0.000315-15000S70 9.0 -V0.0020.20.120Sb0.0012.00.1530W0.0012.0-1500Se0.0150.09630Y0.00090.3-75Se0.061.50.3100Zn0.0030.20.011.5Si0.71.51.090Zr0.0040.3-4502 ） 分析性能A 容易使用程度在日常工作中，從自動(dòng)化來(lái)講， ICP-AES 是最成熟的，可由技術(shù)部熟練的人員來(lái)應(yīng)用 ICP-AES 專家制定的方法進(jìn)行工作。 ICP-MS 的操作直到現(xiàn)在仍較為復(fù)雜， 盡管近年來(lái)在計(jì) 算機(jī)控制和智能化軟件方面有很大的進(jìn)步，但在常規(guī)分析前仍需由技術(shù)

6、人員進(jìn)行精密調(diào)整， ICP-MS 的方法研究也是很復(fù)雜及耗時(shí)的工作。 GF-AAS 的常規(guī)工作雖然是比較容易的，但 制定方法仍需要相當(dāng)熟練的技術(shù)。B 分析試液中的總固體溶解量（ TDS ）的影響 在常規(guī)工作中，ICP-AES可分析10 % TDS的溶液，甚至可以高至 30 %的鹽溶液。在短時(shí) 期內(nèi)ICP-MS可分析0.5 %的溶液，但在大多情況下采用不大于 0.2 % TDS的溶液為佳。當(dāng) 原始樣品是固體時(shí)，與 ICP-AES ，GP-AAS 相比， ICP-MS 需要更高的稀釋倍數(shù)， 這算到原 始固體樣品中的檢出限就顯示不出很大的優(yōu)勢(shì)了。C 線性動(dòng)態(tài)范圍（ LDR ）ICP-MS具有超過(guò)10

7、 5的 LDR，各種方法可使其 LDR擴(kuò)展至108。但不管如何，對(duì)ICP-MS 來(lái)說(shuō)，高基體濃度會(huì)使分析出現(xiàn)問(wèn)題，而這些問(wèn)題的最好解決方案是稀釋。因此，ICP-MS應(yīng)用的主要領(lǐng)域在痕量 /超痕量分析。GF-AAS的LDR限制在102103，如選用次靈敏線可進(jìn)行高一些濃度的分析。ICP-AES 具有 105以上的 LDR 且抗鹽份能力強(qiáng)， 可進(jìn)行痕量及主量元素的測(cè)定， ICP-AES 可測(cè)定的濃度高達(dá)百分含量，因此， ICP-AES 可以很好地滿足實(shí)驗(yàn)室主、次、痕量元素常 規(guī)分析的需要。D 精密度ICP-MS的短期精密度一般是 1 %3 % RSD，這是應(yīng)用多內(nèi)標(biāo)法在常規(guī)工作中得到的。ICP-A

8、ES的短期精密度一般為0.3 %1 % RSD，幾個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)期精密度小于3 % RSD。GF-AAS的短期精密度為 0.55 % RSD，長(zhǎng)期精密度的因素不在于時(shí)間而視石墨管的使用 次數(shù)。E 樣品分析能力ICP-MS 和 ICP-AES 的分析能力體現(xiàn)在其可以多元素同時(shí)測(cè)定上。ICP-AES 的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型，每個(gè)樣品所需的時(shí)間為2或 6min ，全譜直讀型較快，一般為 2min 測(cè)定一個(gè)樣品。GF-AAS 的分析速度為每個(gè)樣品中每個(gè)元素需 3 4min ，可以無(wú)人自動(dòng)工作， 可保證其對(duì)樣 品的分析能力。F 運(yùn)行費(fèi)用ICP-MS 運(yùn)行費(fèi)用要高于 ICP-AES ，

9、因?yàn)?ICP-MS 的一些部件如渦輪分子泵、 取樣錐和截取 錐以及檢測(cè)器有一定的使用壽命而且需要更換。ICP-AES 主要是霧化器與炬管的消耗，這和 ICP-MS 一樣，其使用壽命是相同的。GF-AAS 則主要是石墨管的使用壽命及其費(fèi)用。這三種技術(shù)均使用Ar 氣，其消耗量是一筆相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用， ICP 技術(shù)的 Ar 費(fèi)用遠(yuǎn)高于 GF-AAS ?？梢钥闯鲞@些技術(shù)是相互補(bǔ)充的， 沒(méi)有一種技術(shù)能滿足所有的分析要求， 只有某一種技術(shù)稍 優(yōu)于另一種技術(shù)的地方。表 2 時(shí) AAS 、 ICP-AES 、ICP-MS 三種技術(shù)的分析性能的簡(jiǎn)單比 較：根據(jù)分析溶液中待測(cè)元素的濃度來(lái)看，若每個(gè)樣品測(cè)定13個(gè)元素，元

10、素濃度為亞或低于ppb級(jí)，如果被測(cè)元素要求能滿足的情況下，選用GF-AAS是最合適的；若每個(gè)樣品520個(gè)元素，含量為亞ppm至,貝能用ICP-AES是最合適的；如果每個(gè)樣品需測(cè) 4個(gè)以上的 元素，在亞 ppb 及 ppb 含量，而且樣品的數(shù)量也相當(dāng)大，選用 ICP-MS 是較合適的?？梢钥闯?ICP-AES 是比較理想的分析方法，使實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)配置的常規(guī)分析手段。如果實(shí)驗(yàn) 室選用了 ICP-AES 來(lái)取代 ICP-MS ，那么實(shí)驗(yàn)室最好能配備 GF-AAS 。這一配置可以滿足 一般實(shí)驗(yàn)室對(duì)于主、次、痕量成分分析的需要。ICPAES 法在冶金分析應(yīng)用上可能出現(xiàn)的最大困難在于如何解決光譜干擾問(wèn)題。這

11、也是ICP 分析技術(shù)發(fā)展中需要不斷解決的研究課題。ICP-AES 法基本效應(yīng)，可以應(yīng)用內(nèi)標(biāo)來(lái)解決例如霧化室效應(yīng)、試樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間粘度差 異所帶來(lái)的基本效應(yīng)； 背景較高可以采用離線背景校正， 應(yīng)用動(dòng)態(tài)背景校正對(duì)提高準(zhǔn)確度也 是很有效的。 ICP-AES 法最大的干擾是譜線干擾，其光譜線數(shù)量很大且譜線干擾也較難解 決。有記載的 ICP-AES 譜線有 50000 多條， 元素間的譜線干擾及基本的譜線干擾也就很嚴(yán) 重。因此，對(duì)某些樣品例如鋼鐵、冶金產(chǎn)品的分析必須使用高分辨率的ICP-AES 儀器，盡量把可能干擾的譜線分開(kāi)。各種分子粒子（如 0H ）的譜峰或譜帶對(duì)某些低含量的被測(cè)元素 也帶來(lái)干擾，影

12、響其樣品分析中的實(shí)際檢出限。因此使用 CCD 陣列檢測(cè)器的儀器，以便準(zhǔn) 確快速地得到待測(cè)譜線及相鄰背景信息， 并對(duì)分析譜線和背景進(jìn)行同步測(cè)量， 可實(shí)現(xiàn)離峰法 測(cè)量而避開(kāi)譜線干擾，或采用 MSF 法或 IEC 法扣除干擾。選擇每個(gè)元素的適宜分析條件或 加入電離緩衡劑（如過(guò)量的 I 族元素）可以減少易點(diǎn)離元素的影響。綜上所述，可以認(rèn)為：在日常工作中 ICP-AES 分析技術(shù)是最成熟的，可由技術(shù)不熟練的人 員應(yīng)用 ICP-AES 技術(shù)人員制定的分析方法來(lái)進(jìn)行工作。在常規(guī)工作中，ICP-AES 可分析10 % TDS的溶液。甚至可以高至 30 %的鹽溶液。ICP-AES具有106以上的線性范圍 LDR

13、 且抗鹽份能力強(qiáng)，可同時(shí)進(jìn)行痕量及主量元素的測(cè)定，ICP-AES可同時(shí)直接測(cè)定0.001 %60 %的濃度含量。ICP-AES的短期精密度可以達(dá)到0.3 %0.5 % RSD，幾個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)期精密度已可達(dá)到 1 % RSD 。因此， ICP-AES 外加 ICP-MS ，或 GF-AAS 便可很好地滿足實(shí)驗(yàn) 室的分析需要。對(duì)于每個(gè)樣品分析 520個(gè)元素，含量在亞 ppm 至%，使用 ICP-AES 是 最合適的。 ICP-AES 和 GF-AAS 由于現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)計(jì)及使用惰性氣體的安全性，可以 整夜無(wú)人看管工作。 因此， ICP 儀器必將成為冶金分析實(shí)驗(yàn)室的基本配置， 其分析技術(shù)在冶 金分析中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。表 2 ICP-MS 、ICP-AES 與 AAS 分析性能的比較Table 2 Analysis capability comparison of ICP-MS， ICP-AES and AAS 方法類型 ICP-MS ICP-AES GF-AAS F-AAS檢出限 絕大部分元素非常好 絕大部分元素很好部分元素非常好部分元素較好分析能力 動(dòng) 態(tài) 范 圍108 106102103精密度（RSD ）短期1 %3 %0.3 %1%1 %5 %0.1 % 1 %長(zhǎng)期（ 4h ）v 5 %v 3%-干擾情況 光（質(zhì)