电感耦合等离子体质谱ICP-MS原理

电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry，ICP-MS) 是20世纪80年代发展起来的无机元素分析技术。它以独特的接口技术将ICP的高温等离子体电离特性与质谱仪的灵敏、快速扫描的优点相结合，形成一种新型的元素分析技术。

ICP-MS基本原理：

进样系统将待测物送进离子源——离子源把待测物中的原子、分子电离成离子——四极杆质量选择器使离子按照质荷比的大小分离开——检测器用以测量、记录离子流强度——最后显示得出质谱图

ICP-MS优点：

与电感耦合等离子体光谱（ICP-OES）、原子吸收（AAS）和原子荧光（AFS）等无机元素分析技术相比，ICP-MS技术具有zui低的检出限、zui宽的动态线性范围、干扰zui少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定等优势。

ICP-MS基本构造：

1、电感耦合等离子体光源（ICP）

电感耦合等离子体光源由RF发生器和进样系统组成。

(1)进样系统：它是将溶液样品转换为气溶胶，使之进入ICP火焰。它包含雾化器、雾室、矩管、等离子气、辅助气、载气以及各种气路装置系统。

(2)RF发生器：RF发生器通过工作线圈给等离子体输送能量，维持ICP光源稳定放电，目前ICP的RF发生器主要有两种震荡类型，即自激式和它激式。

2、接口

接口一般由2～3个锥组成，分别为采样锥和截取锥。采样孔径一般为0.75～1mm、经冷却的采样锥靠近等离子矩管，它的锥间孔对准矩管的中心管道，锥顶与矩管口距离为1cm左右。在采样锥的后面有一截取锥，外形比采样锥小，锥体比采样锥大。截取锥与采样锥一样，在尖顶部有一小孔，两锥间之间的安装距离为6～7mm，并在同一轴心线上。

由ICP产生的离子经采样孔进入真空系统，在这里形成超声速射流，其中心部分流入截取孔。由于被提取的含有离子的气体是以超声速进入真空室的，且到达截取锥的时间仅需几个微秒，所以样品离子的成分及特性基本没变化。

3、光学系统

光学系统一般由离子透镜组成，有离轴设计的，也有非离轴设计的，主要作用是为了避免中性粒子的干扰，并达到传输离子、聚焦至四级杆的目的。

4、四级杆

四级杆是由四根截面为双曲面或圆形的棒状电极组成，两组电极间施加一定的直流电压和频率为射频范围内的交流电压。

如果使交流电压的频率不变而连续地改变直流和交流电压的大小（但要保持它们的比例不变，电压扫描），或保持电压不变而连续地改变交流电压的频率（频率扫描），就可使不同质荷比的离子依次到达收集器（检测器）而得到质谱图。

四级杆的优点是：分辨率较高；分析速度极快，最适合与ICP、气相色谱仪和高效液相色谱仪联用，但是准确度和精密度低于磁偏转型质量分析器。

5、检测器

检测器通常采用的是配置电子倍增管的脉冲计数检测器。

6、碰撞反应池

碰撞反应池技术由于专利的原因，各家都不一样，成为最有区别的一个部分。有四级杆设计、六级杆设计、八级杆设计还有使用在接口上设计碰撞反应池技术的。四级杆设计和其它设计不同就在于四级杆能够进行质量甄别，也就是可以让一定范围内的质量数通过。碰撞反应池可以使用包括甲烷、氧气、氢气和氦气在内的任何一种气体，还可以用氨气、氧化氮等强反应气。