电感耦合等离子体-质谱要点讲解

1 前言

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)由于分析速度快、线 性范围宽、可多元素测定、检出限低等优点,被广泛地应用于生物与医学、环境与食品、地质、化学反应的机理研究、钢铁、同位素比测定、核材料、贵金属和高纯物质分析等领域。关于ICP-MS做半定量分析的应用报道也较多。ICP-MS用作半定量分析时可测定约80种元素,绝大多数元素误差小于20%。用内标校正空白和样品分析之间的漂移。Soldevila等系统地评估了ICP-MS多元素半定量分析时的工作参数(驻留时间,每次读数的扫描次数,每次重复的次数和总的重复次数)的影响。ICP-MS还可用于无标准半定量分析。由于近年来ICP-MS在生物和环境领域内文献量的迅速增加,该技术将更多地面临一些复杂样品的分析,形态分析,有机物分析,在线分析,单矿物夹杂分析,矿物包容体分析等。这使得ICP-MS的多级联用技术、非谱干扰研究、机理研究有了更快的发展。

2 激光烧蚀电感耦合等离子体质谱联用技术

激光烧蚀(LA,LaserAblation)技术和ICP-MS的联用(LA-ICP-MS)目前成为一种对不同样品基体进行快速多元素测定的有前途的分析方法。激光烧蚀(LA)是激光的一种应用。当一束高辐照度短脉冲宽度的激光聚焦于物质表面时产生激光烧蚀。早期研究中LA-ICP-MS多用于红外激光源,近年来研究者们认同了使用短脉冲宽度的紫外激光源的优点。虽然LA-ICP-MS有许多优点,但并不意味着它适合成为固体样中元素测定的一般方法。主要的问题是:分析结果的偏差较大,依赖于固体样的均匀性、性质和表面状态,以及基体匹配的标准难以获得。此外,在固样的烧蚀过程中存在元素的选择性蒸发(即分馏)。 LA-ICP-MS已应用于分析大气中微粒物质,陶瓷层、矿物中的液体包容物。长石中的Sr和锆石中Hf的同位素比。(其测定精度接近于TIMS)。 测定矿石包容物,迄今为止主要是人工合成物,其中加入已知浓度的痕量重元素(例如:Sr,U)作为内标可获得好的定量结果。Elan6000ICP-MS与一个受激准分子激准分子激光器的激光系统联用,在一个体积为20cm³的烧蚀室中进行分析。传输管尽可能短,可减少ICP中的信号丢失30个同位素的瞬时信号以每峰一点和每峰驻留10ms的方式被测定。玻璃被用作溶液校正的一种附加检查。

3 电热蒸发电感耦合等离子体质谱联用技术

近年来电热蒸发(ETV,ElectrothermalVaporation)与 ICP-MS联用(ETV-ICP-MS)被成功地应用于测定浓度为 0.1～0.01μg・g-1的痕量元素。ETV系统的使用增 加了进样系统到ICP之间的传输效率,并减少了常规ICP-MS中由于形成多原子离子碎片而产生的谱干扰。 但是ETV-ICP-MS依然面临一些分析问题。例如非谱干扰的影响等。ETV-ICP-MS难以消除的主要干扰为:低电离势离子产生的信号压抑,传输通路中待分析物蒸气的浓缩以及空间电荷效应。克服上述干扰的方法之一为同位素稀释法(ID,IsotopeDilution)和ETV-ICP-MS联用。ID-ETV-ICP-MS应用于工业、生物、测定磺氨酸中金属杂质。为了减少同位素稀释测定中校正因子的漂移和质量岐视效应,用标准在固定的测定间隙内校正[190]。 使用化学改进剂是减少干扰的另一有效方法。关于改进剂的使用报导颇多。常用的为:Pd、Ir(测定As、Se、Pb时)[194]、硝酸锰、NaCl、认证的海水参考物、5%(V/V)的硝酸(测定海水中Cu、Mn、V、Co、 Ni,热解温度1150℃)等。大多数研究者使用石墨炉蒸发器作为ETV的装置,石墨炉ETV-ICP-MS的不足包括:炉的寿命短、由于分析物与炉材料的化学反应导致严重的记忆效应以及需要使用化学改进剂。因此,一些研究组开始使用其它材料的炉,例如:W、Ta、Mo、Rh来克服石墨炉ETV-ICP-MS的不足。

悬浮进样及超声乳化进样(USS,UltrasonicSlurry)与ETV-ICP-MS联用(USS-ETV-ICP-MS)可解决固体直接进样问题。超声乳化是一种固体直接进样的技术,与常规的样品处理方法如酸解和干法灰化相比,USS有一些优点包括:减少了样品的制备时间,减少了样品沾污的可能性,减少了待分析物在分析前的损失。此外,USS还可以联用自动进样器。然而,USS也有一些不足,例如:非均匀质问题、基体的传输干扰、炉中容易积累残渣以及较差的重现性。

【结语】

我国学者在高纯物质分析方面做了不少工作，目前已 能很好解决质量分数为99.99%～99.9999%的所有高纯单一稀土氧化物中稀土杂质的ICP-MS测定问题。ICP-MS测定稀土中稀土杂质是一种很好的方法，启动高纯稀土中稀土杂质的ICP-MS测定的标准方法的研究工作，具有重要的现实意义。对ICP-MS技术中的研究热点———进样技术的研究,我国学者还很少涉及；这些技术的研究，对克服ICP-MS技术弱点，扩大ICP-MS应用范围，具有重要意义。

参考文献：

[1] 刘湘生, 张安定. 电感耦合等离子体质谱技术新进展[J]. 现代科学仪器, 2000, (1): 1-5

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