現(xiàn)代儀器分析實驗課ICP-MS介紹-2011+(1)

1、電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜現(xiàn)代儀器分析實驗技術(shù)現(xiàn)代儀器分析實驗技術(shù)ICP-MS實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?. 1. 了解電感耦合等離子體質(zhì)譜的原理、用途和特點。了解電感耦合等離子體質(zhì)譜的原理、用途和特點。2. 2. 了解電感耦合等離子體質(zhì)譜的儀器結(jié)構(gòu)和實驗過程。了解電感耦合等離子體質(zhì)譜的儀器結(jié)構(gòu)和實驗過程。3. 3. 初步掌握多元素同時分析的實驗方法。初步掌握多元素同時分析的實驗方法。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜有關(guān)名詞有關(guān)名詞等離子體等離子體 plasma 由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，整由離子、電子以及未電離的中性粒子的集合組成，整體呈中性的物質(zhì)狀態(tài)體呈中性的

2、物質(zhì)狀態(tài) 感耦等離子體感耦等離子體 inductively coupled plasma 將高頻能量加到與等離子炬管耦合的線圈上所形成的將高頻能量加到與等離子炬管耦合的線圈上所形成的炬焰，簡稱炬焰，簡稱ICP。 射頻發(fā)生器射頻發(fā)生器 radio frequency generator 給耦合線圈和等離子體提供高頻能量的射頻功率源。給耦合線圈和等離子體提供高頻能量的射頻功率源。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜儀器分析原理質(zhì)譜儀器分析原理 質(zhì)譜儀器質(zhì)譜儀器是一類能使物質(zhì)粒子是一類能使物質(zhì)粒子( (原子、分子原子、分子) )離化成離子并通過適當?shù)姆€(wěn)定或者變化的離化成離子并通過適當?shù)姆€(wěn)定

3、或者變化的電場磁電場磁場場將它們按空間位置、時間先后或者軌道穩(wěn)定與將它們按空間位置、時間先后或者軌道穩(wěn)定與否實現(xiàn)否實現(xiàn)質(zhì)荷比分離質(zhì)荷比分離，并檢測其強度后進行物質(zhì)分，并檢測其強度后進行物質(zhì)分析的儀器。析的儀器。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜感耦等離子體質(zhì)譜分析方法原理感耦等離子體質(zhì)譜分析方法原理 感耦等離子體質(zhì)譜分析是以射頻發(fā)生器提供的高頻能感耦等離子體質(zhì)譜分析是以射頻發(fā)生器提供的高頻能量加到感應(yīng)耦合線圈上，并將等離子炬管置于該線圈中心量加到感應(yīng)耦合線圈上，并將等離子炬管置于該線圈中心，因而在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場，用微電火花引燃，使通，因而在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場，用微電火花引燃，使

4、通入炬管中的氬氣電離，產(chǎn)生電子和離子而導電，導電的氣入炬管中的氬氣電離，產(chǎn)生電子和離子而導電，導電的氣體受高頻電磁場作用，形成與耦合線圈同心的渦流區(qū)，強體受高頻電磁場作用，形成與耦合線圈同心的渦流區(qū)，強大的電流產(chǎn)生的高熱，從而形成火炬形狀的并可以自持的大的電流產(chǎn)生的高熱，從而形成火炬形狀的并可以自持的等離子體。等離子體。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜感耦等離子體質(zhì)譜分析過程感耦等離子體質(zhì)譜分析過程 樣品由載氣樣品由載氣( (氬氬) )帶入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形帶入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣氛中被充分蒸式進入等離子體的軸向通道，在高

5、溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化和離子化，產(chǎn)生的離子經(jīng)過采樣錐和截取錐進入發(fā)、原子化和離子化，產(chǎn)生的離子經(jīng)過采樣錐和截取錐進入真空系統(tǒng)，經(jīng)過離子鏡聚焦，由四極桿質(zhì)譜計依據(jù)質(zhì)荷比進真空系統(tǒng)，經(jīng)過離子鏡聚焦，由四極桿質(zhì)譜計依據(jù)質(zhì)荷比進行分離。經(jīng)過質(zhì)譜計的離子用電子倍增管記數(shù)，所產(chǎn)生的信行分離。經(jīng)過質(zhì)譜計的離子用電子倍增管記數(shù)，所產(chǎn)生的信號由計算機處理。根據(jù)質(zhì)譜峰的位置及元素濃度與計數(shù)強度號由計算機處理。根據(jù)質(zhì)譜峰的位置及元素濃度與計數(shù)強度的關(guān)系，進行試樣中元素的定性和定量分析。的關(guān)系，進行試樣中元素的定性和定量分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS的特點的特點l 多元素快速同時

6、分析多元素快速同時分析可分析除可分析除C, H, O, N, F, Cl 和惰性氣體外的大部分元素和惰性氣體外的大部分元素l 元素同位素分析元素同位素分析可進行同位素分析可進行同位素分析l 線性范圍寬線性范圍寬達達8個數(shù)量級，從個數(shù)量級，從ppt-ppm，可用單標法，可用單標法 定量定量l 檢出限低檢出限低可達可達ppt(10-14)水平水平l 干擾相對較少干擾相對較少與同類型其他儀器比較與同類型其他儀器比較l 多種技術(shù)聯(lián)用多種技術(shù)聯(lián)用色譜、流動注射、激光燒蝕色譜、流動注射、激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜 ICPMS的發(fā)展的發(fā)展 ICPMS的概念出現(xiàn)在的概念出現(xiàn)在1970年年

7、，主要基于以下原因：，主要基于以下原因： ICPAES快速發(fā)展后對下一代多元素測定儀器的需要?？焖侔l(fā)展后對下一代多元素測定儀器的需要。 ICPAES分析基體干擾嚴重。尤其在地球化學分析中，不能滿分析基體干擾嚴重。尤其在地球化學分析中，不能滿 足痕量元素的分析。足痕量元素的分析。 調(diào)查后得出結(jié)論，原子質(zhì)譜分析是唯一能在周期表中覆蓋大部分調(diào)查后得出結(jié)論，原子質(zhì)譜分析是唯一能在周期表中覆蓋大部分 元素，對元素具有一致的靈敏度的基本質(zhì)譜技術(shù)。元素，對元素具有一致的靈敏度的基本質(zhì)譜技術(shù)。 當時的火花源質(zhì)譜法進樣方式不理想；不能簡單快速地得到譜圖當時的火花源質(zhì)譜法進樣方式不理想；不能簡單快速地得到譜圖 數(shù)

8、據(jù)。在離子源和輸出系統(tǒng)都需要從根本上做新的改變。數(shù)據(jù)。在離子源和輸出系統(tǒng)都需要從根本上做新的改變。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜1.1 質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展l 1983年第一臺商品年第一臺商品ICPMS儀器問世。兩種儀器：儀器問世。兩種儀器： 英國英國VG同位素有限公司同位素有限公司Plasma Quad 加拿大加拿大Sciex公司公司Elan(PE)l 目前主要的儀器公司目前主要的儀器公司l 美國熱電集團美國熱電集團l 美國美國Perkinelm

9、er公司公司l 美國安捷倫公司美國安捷倫公司l 美國瓦里安公司美國瓦里安公司(已并入安捷倫公司已并入安捷倫公司)電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 PQ3 ICPMS美國熱電公司美國熱電公司VG PQ3 ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X系列系列ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等

10、離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 X Series II ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國熱電美國熱電 高分辨高分辨ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國美國 PE 公司公司ICPMSDynamic Reaction Cell technologyEliminates p

11、lasma-based polyatomic interferences before they reach the quadrupole mass spectrometer PE ELAN DRC II 動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)動態(tài)反應(yīng)池技術(shù) Dynamic Reaction Cell 軸向場技術(shù)軸向場技術(shù) Axial Field Technology 動態(tài)帶寬調(diào)諧動態(tài)帶寬調(diào)諧 Dynamic Bandpass Tuning 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國美國 Varian ICPMSVarians ion mirror reflects the ion beam through 90

12、degrees電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜美國安捷倫公司美國安捷倫公司 ICPMSGC-ICP-MS InterfaceLC-ICP-MS InterfaceAngilent 7500 系列系列 ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器及主要部件儀器及主要部件 ICPMS原理示意圖原理示意圖 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由電感耦合等離子體質(zhì)譜儀由離子源離子源、質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器、檢測系檢測系統(tǒng)統(tǒng)、 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)組成。組成。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器及主要部件儀器及主要部件電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器及主要部件儀器及主要部件直接進樣直接

13、進樣超聲霧化進樣超聲霧化進樣高效去溶霧化進樣高效去溶霧化進樣流動注射進樣流動注射進樣液相色譜進樣液相色譜進樣懸浮液霧化進樣懸浮液霧化進樣氫化物發(fā)生進樣氫化物發(fā)生進樣氣相色譜進樣氣相色譜進樣 激光燒蝕激光燒蝕(LA)電熱蒸發(fā)電熱蒸發(fā)(ETV)探針直接進樣探針直接進樣火花燒蝕火花燒蝕進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng) 液體進樣液體進樣氣體進樣氣體進樣固體進樣固體進樣電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器及主要部件儀器及主要部件ICP冷等離子體冷等離子體ICPICP與與GD自動切換自動切換四級桿四級桿六級桿六級桿磁式雙聚焦磁式雙聚焦飛行時間飛行時間通道式電子倍增器通道式電子倍增器Daly檢測器檢測器法拉第杯法拉

14、第杯激激 發(fā)發(fā) 源源分分 析析 器器檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器及主要部件儀器及主要部件高性能接口技術(shù)高性能接口技術(shù)模擬、脈沖計數(shù)自動識別采集模擬、脈沖計數(shù)自動識別采集輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)透鏡系統(tǒng)透鏡系統(tǒng)電子學與控制系統(tǒng)電子學與控制系統(tǒng)兩級真空兩級真空三級真空三級真空透鏡自動聚焦系統(tǒng)透鏡自動聚焦系統(tǒng)離軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)離軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源 ICP作為質(zhì)譜計的離子源很好地解決了離子源設(shè)計中碰到作為質(zhì)譜計的離子源很好地解決了離子源設(shè)計中碰到的兩個基本問題：的兩個基本問題： 獲得了獲得了可控又無污染可控又無污染的適當?shù)倪m

15、當高溫高溫環(huán)境，該環(huán)境是進樣條件和環(huán)境，該環(huán)境是進樣條件和 樣品激發(fā)所需要的；樣品激發(fā)所需要的； 將樣品快速完全地引入到一個有將樣品快速完全地引入到一個有足夠滯留時間足夠滯留時間的環(huán)境。的環(huán)境。 ICP做為質(zhì)譜計的離子源主要由以下部分組成：做為質(zhì)譜計的離子源主要由以下部分組成： 霧化器、霧室、炬管、高頻感應(yīng)線圈霧化器、霧室、炬管、高頻感應(yīng)線圈 在質(zhì)譜計中，在質(zhì)譜計中，ICP炬管水平安裝，除此之外和炬管水平安裝，除此之外和AES中沒什么中沒什么 區(qū)別區(qū)別 。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源霧化器霧化器玻璃同心氣動霧化器玻璃同心氣動霧化器電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜

16、離子源離子源霧化器霧化器電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源氣溶膠氣溶膠 試樣經(jīng)霧化器后形成氣溶膠，氣溶膠由直徑大小不等的試樣經(jīng)霧化器后形成氣溶膠，氣溶膠由直徑大小不等的微小液滴組成，氣動霧化器所產(chǎn)生的氣溶膠的粒徑具有高度微小液滴組成，氣動霧化器所產(chǎn)生的氣溶膠的粒徑具有高度的分散性的分散性 。 對用于質(zhì)譜計的對用于質(zhì)譜計的ICP，要求氣溶膠液滴的平均直徑小于要求氣溶膠液滴的平均直徑小于10 m ，只有一小部分液滴能夠滿足要求。大的液滴都經(jīng)由只有一小部分液滴能夠滿足要求。大的液滴都經(jīng)由霧室作為廢液排掉了。因此同心氣動霧化器的霧化效率較低霧室作為廢液排掉了。因此同心氣動霧化器的霧化

17、效率較低。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源氣溶膠氣溶膠電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源石英炬管石英炬管 炬管由三個同心石英玻璃管組成，炬管炬管由三個同心石英玻璃管組成，炬管的前端穿過高頻線圈。外管通入的前端穿過高頻線圈。外管通入冷卻氣冷卻氣以趕以趕走空氣并使玻璃冷卻。走空氣并使玻璃冷卻。 中間管通入中間管通入輔助氣輔助氣，可以調(diào)節(jié)等離子焰。，可以調(diào)節(jié)等離子焰。 高頻發(fā)生器向固定線圈提供高頻電流，高頻發(fā)生器向固定線圈提供高頻電流，高頻電能通過線圈耦合到炬管內(nèi)電離的氬氣高頻電能通過線圈耦合到炬管內(nèi)電離的氬氣中，產(chǎn)生高溫等離子體。中，產(chǎn)生高溫等離子體。電感耦合

18、等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源炬管和感應(yīng)線圈炬管和感應(yīng)線圈電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源溫度分布溫度分布電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子源離子源 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP進樣界面接口進樣界面接口采樣錐和截取錐采樣錐和截取錐采樣錐和截取錐采樣錐和截取錐錐孔直徑錐孔直徑0.751.2mm采樣錐界面采樣錐界面 鎳錐的特性：鎳錐的特性：l 優(yōu)異的熱傳導性優(yōu)異的熱傳導性l 優(yōu)異的耐化學腐蝕性優(yōu)異的耐化學腐蝕性l 優(yōu)異的導電性能優(yōu)異的導電性能l 易于機械加工易于機械加工電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子提取系統(tǒng)離子提取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

19、示意圖結(jié)構(gòu)示意圖電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器四級桿四級桿 四根筆直的四根筆直的金屬或表面鍍有金屬或表面鍍有金屬的極棒與軸金屬的極棒與軸線平行并等距離線平行并等距離地懸置著。棒的地懸置著。棒的理想表面具有雙理想表面具有雙曲面形，但實際曲面形，但實際上常用近似雙曲上常用近似雙曲面的圓棒取代。面的圓棒取代。 極棒的制造和安裝要求都很高，尺寸公差要求極棒的制造和安裝要求都很高，尺寸公差要求10 m 或更小或更小。相對的兩級連接在一起。相對的兩級連接在一起。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器四級桿四級桿 幅度為幅度為U和和V的的直流直流和和射頻射

20、頻電壓分別電壓分別施加在每根極棒上。施加在每根極棒上。一對極棒為正，另一一對極棒為正，另一對極棒為負。施加在對極棒為負。施加在每對極棒上的電壓都每對極棒上的電壓都具有同樣的幅度，但具有同樣的幅度，但符號相反，即有符號相反，即有180度的相差。度的相差。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器 被分析的離子沿軸向被引進四級桿裝置的一端，其速度由它們的能量被分析的離子沿軸向被引進四級桿裝置的一端，其速度由它們的能量和質(zhì)量決定。施加的射頻電壓使所有離子偏轉(zhuǎn)進入一個振蕩路徑而通過極和質(zhì)量決定。施加的射頻電壓使所有離子偏轉(zhuǎn)進入一個振蕩路徑而通過極棒。若適當?shù)剡x擇射頻和直流電壓，則只有

21、給定的棒。若適當?shù)剡x擇射頻和直流電壓，則只有給定的m/z離子才能獲得穩(wěn)定的離子才能獲得穩(wěn)定的路徑而通過極棒，從其另一端出射。其它離子將被過分偏轉(zhuǎn)、與極棒碰撞路徑而通過極棒，從其另一端出射。其它離子將被過分偏轉(zhuǎn)、與極棒碰撞，并在極棒上被中和而丟失。，并在極棒上被中和而丟失。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器 在正極棒平面在正極棒平面( (圖圖a) )中，較輕的中，較輕的離子有被過分偏轉(zhuǎn)并與極棒相撞的離子有被過分偏轉(zhuǎn)并與極棒相撞的傾向，而感興趣的離子和較重的離傾向，而感興趣的離子和較重的離子則有穩(wěn)定的路徑。四極桿的作用子則有穩(wěn)定的路徑。四極桿的作用相當于一個高質(zhì)量過濾器。

22、相當于一個高質(zhì)量過濾器。 在負極棒平面在負極棒平面( (圖圖b) )中，較重的中，較重的離子有優(yōu)先被丟失的傾向，而感興離子有優(yōu)先被丟失的傾向，而感興趣的離子和較輕的離子則有較穩(wěn)定趣的離子和較輕的離子則有較穩(wěn)定的路徑。因此，四極桿在負極桿平的路徑。因此，四極桿在負極桿平面的作用又相當于一個低質(zhì)量過濾面的作用又相當于一個低質(zhì)量過濾器器。 四級桿的二組極棒間離子分離的四級桿的二組極棒間離子分離的平面?zhèn)纫晥D平面?zhèn)纫晥D 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子檢測器離子檢測器電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜離子檢測器離子檢測器 通道式電子倍增器通道式電子倍增器是是ICP-MS儀器中最常用的離

23、子檢測器。儀器中最常用的離子檢測器。一端具有錐形開口的玻璃管，沒有分立的打拿級。管和錐的內(nèi)壁一端具有錐形開口的玻璃管，沒有分立的打拿級。管和錐的內(nèi)壁均涂有氧化鉛半導體涂層。當將一個電壓跨接在管子的兩端時，均涂有氧化鉛半導體涂層。當將一個電壓跨接在管子的兩端時，在管子內(nèi)部存在一連續(xù)的電壓梯度。在管子內(nèi)部存在一連續(xù)的電壓梯度。 在一個離子撞擊到檢測器口的內(nèi)壁時，在收集器上將產(chǎn)生一在一個離子撞擊到檢測器口的內(nèi)壁時，在收集器上將產(chǎn)生一個含有多達個含有多達108個電子的不連續(xù)脈沖。個電子的不連續(xù)脈沖。 通道式電子倍增器通常有一個有限的壽命，它取決于總的累通道式電子倍增器通常有一個有限的壽命，它取決于總的

24、累積放電，即積放電，即(輸入離子輸入離子)(增益增益)。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜ICPMS分析中的干擾分析中的干擾在在ICP-MS中發(fā)現(xiàn)的干擾可分為兩大類：中發(fā)現(xiàn)的干擾可分為兩大類：質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾非質(zhì)譜干擾非質(zhì)譜干擾(基體效應(yīng)基體效應(yīng))同量異位素重疊同量異位素重疊多原子或加合物離子多原子或加合物離子難熔氧化物離子難熔氧化物離子雙電荷離子雙電荷離子抑制和增強效應(yīng)抑制和增強效應(yīng)高含量總?cè)芙夤腆w引起的物理效應(yīng)高含量總?cè)芙夤腆w引起的物理效應(yīng)電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾同量異位素干擾同量異位素干擾 當兩個元素的同位素具有相同質(zhì)量時就存在同量異位素干當兩個元

25、素的同位素具有相同質(zhì)量時就存在同量異位素干擾。擾。 一般而論，具有奇數(shù)質(zhì)量的同位素不受質(zhì)譜重疊干擾，而一般而論，具有奇數(shù)質(zhì)量的同位素不受質(zhì)譜重疊干擾，而具有偶數(shù)質(zhì)量的許多同位素則相反。在具有偶數(shù)質(zhì)量的許多同位素則相反。在m/z=36以下，不存在同以下，不存在同量異位素峰干擾。量異位素峰干擾。 同量異位素重疊干擾除了來自樣品基體或溶樣酸中的元素同量異位素重疊干擾除了來自樣品基體或溶樣酸中的元素外，還有一些來自等離子體用的外，還有一些來自等離子體用的Ar氣以及液氣以及液Ar中的雜質(zhì)，如中的雜質(zhì)，如Kr，Xe等。等。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾同量異位素干擾同量異位素干

26、擾 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾多原子離子干擾多原子離子干擾 由兩個或更多的原子結(jié)合而成的短壽命的復合離子，如由兩個或更多的原子結(jié)合而成的短壽命的復合離子，如ArO。 在實際工作中。在實際工作中?！岸嘣佣嘣印被蚧颉凹雍衔锛雍衔铩彪x子干擾比元離子干擾比元素的同量異位素重疊干擾更為嚴重。素的同量異位素重疊干擾更為嚴重。 多原子離子峰明顯地存在于多原子離子峰明顯地存在于82 m/z以下。以下。 多原子離子的形成取決于多種因素：多原子離子的形成取決于多種因素：l 酸和樣品基體的性質(zhì)酸和樣品基體的性質(zhì)l 離子提取的幾何位置離子提取的幾何位置l 等離子體及霧化系統(tǒng)的操作參數(shù)

27、等離子體及霧化系統(tǒng)的操作參數(shù)電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜 一般而論，最嚴重的多原子離子干擾是一般而論，最嚴重的多原子離子干擾是C，H，O，N，S，Cl的最高豐度同位素與的最高豐度同位素與Ar形成的多原子離子形成的多原子離子 。 許多多原子離子干擾是由形成的含許多多原子離子干擾是由形成的含O和和H的多原子離子的多原子離子直接引起的。直接引起的。O和和H由溶液中的水蒸氣解離產(chǎn)生，其濃度很由溶液中的水蒸氣解離產(chǎn)生，其濃度很高。若設(shè)法減少進入等離子體中的水蒸氣的量，那么，這些高。若設(shè)法減少進入等離子體中的水蒸氣的量，那么，這些離子的干擾將會大大減小。這很容易用一個恒溫霧室來予以離子的干擾將

28、會大大減小。這很容易用一個恒溫霧室來予以實現(xiàn)。實現(xiàn)。質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾多原子離子干擾多原子離子干擾 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾多原子離子干擾多原子離子干擾 3280 m/z 區(qū)間的質(zhì)譜圖區(qū)間的質(zhì)譜圖H2O2 (b) HNO3 (c) HCl (d) H2SO4縱坐標滿量程為縱坐標滿量程為 2000 計數(shù)計數(shù)/s，(a) 3040 m/z 區(qū)間被跳過。區(qū)間被跳過。H2O2HNO3H2O2HClH2SO4(a)(b)(c)(d)40Ar16O40Ar40Ar35CI16O37CI16O32S16O2. 干擾干擾電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾難熔

29、氧化物干擾難熔氧化物干擾 難熔氧化物離子是由于樣品基體不完全解離或是由于在等難熔氧化物離子是由于樣品基體不完全解離或是由于在等離子體尾焰中解離元素再結(jié)合而產(chǎn)生的。離子體尾焰中解離元素再結(jié)合而產(chǎn)生的。 無論它們產(chǎn)生的原因是什么，其結(jié)果都是在無論它們產(chǎn)生的原因是什么，其結(jié)果都是在M+峰后峰后M加上加上質(zhì)量單位為質(zhì)量單位為16的倍數(shù)處出現(xiàn)干擾峰，如：的倍數(shù)處出現(xiàn)干擾峰，如：16(MO+)，32(MO2+)，或或48(MO3+)。 氧化物離子的產(chǎn)率通常是以其強度對相應(yīng)元素峰強度的比氧化物離子的產(chǎn)率通常是以其強度對相應(yīng)元素峰強度的比值，即值，即MO+/M+，一般用百分數(shù)來表示一般用百分數(shù)來表示 。 RF

30、正向功率和霧化氣流速對正向功率和霧化氣流速對MO+離子的形成都有很大影離子的形成都有很大影響。響。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾質(zhì)譜干擾雙電荷離子干擾雙電荷離子干擾 只有二次電離能低于只有二次電離能低于Ar的一次電離能的一次電離能(16eV)的的那些元素才形成明顯的雙電荷離子。所涉及到的元那些元素才形成明顯的雙電荷離子。所涉及到的元素主要為堿土金屬、一些過渡金屬和稀土元素。素主要為堿土金屬、一些過渡金屬和稀土元素。 霧化氣流速能影響雙電荷離子的產(chǎn)率。霧化氣流速能影響雙電荷離子的產(chǎn)率。 在正常操作條件下，雙電荷離子的產(chǎn)率通常在正常操作條件下，雙電荷離子的產(chǎn)率通常都較低都較低(

31、1)。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜干擾的減輕質(zhì)譜干擾的減輕l 儀器最佳化儀器最佳化 l 混合氣體和溶劑混合氣體和溶劑 l 樣品引入技術(shù)樣品引入技術(shù) l 基本的儀器設(shè)計基本的儀器設(shè)計 l 其它等離子體源其它等離子體源 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜非質(zhì)譜干擾非質(zhì)譜干擾l 由溶液中溶解的或未溶解的固體由溶液中溶解的或未溶解的固體(高鹽溶液高鹽溶液)所產(chǎn)生的物理所產(chǎn)生的物理 效應(yīng)。效應(yīng)。 通常將待測溶液的通常將待測溶液的TDS名義上限制在名義上限制在2000 g/mL。 l 抑制和增強效應(yīng)抑制和增強效應(yīng) 被測物的原子質(zhì)量越低，以及等離子體中被測物的電離被測物的原子質(zhì)量越低，

32、以及等離子體中被測物的電離度越低，加入的共存元素或基體元素對被測物的離子計數(shù)率度越低，加入的共存元素或基體元素對被測物的離子計數(shù)率的影響就越大。對某一特定的被測元素來說，加入的基體元的影響就越大。對某一特定的被測元素來說，加入的基體元素的原子量和電離度越大，基體元素對被測元素的計數(shù)率的素的原子量和電離度越大，基體元素對被測元素的計數(shù)率的影響也就越大影響也就越大 。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜ICPMS分析方法分析方法l 定性分析定性分析 可以在可以在60 s內(nèi)收集全質(zhì)量范圍內(nèi)收集全質(zhì)量范圍(4240 m/z)內(nèi)的信息內(nèi)的信息，然后，從譜圖上檢查某一被測元素是否存在和判定可能，然后，

33、從譜圖上檢查某一被測元素是否存在和判定可能存在的干擾源。數(shù)據(jù)可用掃描或跳峰存在的干擾源。數(shù)據(jù)可用掃描或跳峰 的方法采集。的方法采集。當分析當分析者對樣品基體缺乏了解時，應(yīng)在進行定量分析前先進行定者對樣品基體缺乏了解時，應(yīng)在進行定量分析前先進行定性分析。性分析。 l 定量分析定量分析l 外標法外標法未知樣品必須稀釋至未知樣品必須稀釋至2000 g/mL TDS 。l 標準加入法標準加入法費時，而且只適用于少數(shù)元素的測定。費時，而且只適用于少數(shù)元素的測定。 l 同位素稀釋法同位素稀釋法電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)的校正方法原始數(shù)據(jù)的校正方法 所有校正方法都是基于靈敏度變化的性質(zhì)

34、所有校正方法都是基于靈敏度變化的性質(zhì)( (即即突變或漸變突變或漸變) )和元素間相對靈敏度變化這兩方面的某和元素間相對靈敏度變化這兩方面的某些假設(shè)而建立的。些假設(shè)而建立的。 l 外標校正法外標校正法 若信號的變化與時間或分析順序呈線性關(guān)系若信號的變化與時間或分析順序呈線性關(guān)系，則可使用外標漂移校正法。，則可使用外標漂移校正法。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)的校正方法原始數(shù)據(jù)的校正方法l 內(nèi)標校正法內(nèi)標校正法 用一個元素作為參考點對另一個元素進行校準用一個元素作為參考點對另一個元素進行校準或校正的方法或校正的方法 。內(nèi)標可用于下述目的：內(nèi)標可用于下述目的：l 監(jiān)測和校正信號的短

35、期漂移。監(jiān)測和校正信號的短期漂移。l 監(jiān)測和校正信號的長期漂移。監(jiān)測和校正信號的長期漂移。l 對第二元素進行校準。對第二元素進行校準。l 校正一般的基體效應(yīng)。校正一般的基體效應(yīng)。電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)的校正方法原始數(shù)據(jù)的校正方法 在整個分析過程中，不同元素的響應(yīng)明顯不同，很少在整個分析過程中，不同元素的響應(yīng)明顯不同，很少有一個元素能反映所有元素的行為。有一個元素能反映所有元素的行為。內(nèi)標元素的選擇內(nèi)標元素的選擇 存在于樣品中的元素不能被用作內(nèi)標。內(nèi)標元素不應(yīng)存在于樣品中的元素不能被用作內(nèi)標。內(nèi)標元素不應(yīng)受同量異位素重疊或多原子離子的干擾或?qū)Ρ粶y元素的同受同量異位素重疊

36、或多原子離子的干擾或?qū)Ρ粶y元素的同位素產(chǎn)生這些干擾。位素產(chǎn)生這些干擾。 經(jīng)常采用的兩個內(nèi)標元素是經(jīng)常采用的兩個內(nèi)標元素是In和和Rh。 電感耦合等離子體質(zhì)譜電感耦合等離子體質(zhì)譜樣品預(yù)處理方法樣品預(yù)處理方法 l 一般問題一般問題 在樣品制備期間需要特別注意避免污染問題。在樣品制備期間需要特別注意避免污染問題。 可能產(chǎn)生污染的可能產(chǎn)生污染的3個主要來源是：個主要來源是： 1. 在粉碎、過篩和混勻樣品時所用的設(shè)備在粉碎、過篩和混勻樣品時所用的設(shè)備 2. 實驗室環(huán)境和分解裝置實驗室環(huán)境和分解裝置 3. 制備樣品時所用的分析試劑制備樣品時所用的分析試劑 一般要求樣品的最大粒度為一般要求樣品的最大粒度為200目目(75m)以保證其均勻性。以保證其均勻性。 最