最新ICP-MS介绍教学讲义ppt课件.ppt

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1、ICP-MS介绍一、综述二、原理以及仪器构造1、样品引入系统2、离子源3、接口4、真空系统离子聚焦系统四级杆质量分析器检测系统综述ICP-MS是以电感耦合等离子体作为离子源，以质谱进行检测的无机多元素分析技术。电感耦合等离子体（ICP）和质谱（MS）技术的联姻是20世纪80年代初分析化学领域最成功的创举，也是分析科学家们最富有成果的一次国际性技术合作，从1980年第一篇ICP-MS可行性文章发表到1983年第一台商品化仪器的问世只有3年时间。标准的ICP-MS仪器分为三个基本部分：（１）电感耦合等离子体（样品引入系统；离子源）（２）质谱计（离子透镜系统；四级杆离子过滤器；检测器）（３）接口

2、（采样锥；截取锥）ICP-MS样品导入系统ICP要求所有样品以气体、蒸汽和细雾滴的气溶胶或固体小颗粒的形式进入中心通道气流中。样品导入的三大类型：溶液气溶胶进样系统（气动雾化或超声雾化法）气体进样系统（氢化物发生、电热气化、激光烧蚀以及气相色谱等）固体粉末进样系统（粉末或固体直接插入或吹入等离子体）ICP-MS离子源ICP特别适合作质谱的离子源，由于其具有以下特点：由于样品在常压下引入，因此样品的更换很方便；引入样品中的大多数元素都能非常有效地转化为单电荷离子，少数几个具有高的第一电离电位的元素例外，如氟和氦；只有那些具有最低二次电离电位的元素，如钡，才能观测到双电离离子；在所采用的气体温

3、度条件下，样品的解离非常完全，几乎不存在任何分子碎片；痕量浓度就能产生很高的离子数目，因此潜在的灵敏度很高。接口接口是整个ICP-MS系统最关键的部分。接口的功能：将等离子体中的离子有效传输到质谱。在质谱和等离子体之间存在温度、压力和浓度的巨大差异，前者要求在高真空和常温条件下工作（质谱技术要求离子在运动中不产生碰撞），而后者则是在常压下工作。如何将高温、常压下的等离子体中的离子有效地传输到高真空、常温下的质谱仪，这是接口技术所要解决的难题。必须使足够多的等离子体在这两个压力差别非常大的区域之间有效传输，而且在离子传输的全过程中，不应该产生任何影响最终分析结果可靠性的反应，即样品离子在性质

4、和相对比例上不应有变化。ICP-MS对离子采集接口的要求：1、最大限度的让所生成的离子通过；2、保持样品离子的完整性；3、氧化物和二次离子产率尽可能低（如：测Fe时Ar0仅可能少；测As时，ArCl仅可能少）；4、等离子体的二次放电尽可能小（通过特殊技术彻底消除）；5、不易堵塞；6、产生热量尽可能少；7、采样锥在等离子体内，通过软件操作，自动确定最佳位置（X、Y、Z方向）。8、易于拆卸和维护（锥口拆冼过程中，不影响真空系统，无需卸真空）。接口采样锥(~1.1mm内径)截取锥(~0.5mm内径)两孔相距6-7mm，有Ni和Pt两种材质材质。采样锥实物外观图截取锥实物外观图采样锥截取锥等离子体

5、界面1~5Torr大气压760Torr机械泵离子透镜~1x10-4Torr分子涡轮泵采样锥：作用是把来自等离子体中心通道的载气流，即离子流大部分吸入锥孔，进入第一级真空室。采样锥通常由Ni、Al、Cu、Pt等金属制成，Ni锥使用最多。截取锥：作用是选择来自采样锥孔的膨胀射流的中心部分，并让其通过截取锥进入下一级真空，安装在采样锥后，并与其在同轴线，两者相距6-7mm，通常也有镍材料制成，截取锥通常比采样锥的角度更尖一些，以便在尖口边缘形成的冲击波最小。真空系统质谱仪为什么要求真空状态？?质谱技术要求离子具有较长的平均自由程，以便离子在通过仪器的途径中与另外的离子、分子或原子碰撞的几率最低，

6、真空度直接影响离子传输效率、质谱波形及检测器寿命。一个大气压下(760Torr)，离子的平均自由程仅有0.0000001m，这样的平均自由程离子是不能走远的；而压力在10-8Torr时，平均自由程为5000m，因此，质谱仪必须置于一个真空系统中。一般ICP-MS仪器的真空度大约为10-6Torr，离子的平均自由程为50m。如何实现真空？ICP-MS采用的是三级动态真空系统，使真空逐级达到要求值：1）采样锥与截取之间的第一级真空约10-2Pa，由机械泵维持；?2）离子透镜区为第二级真空（10-4Pa），由扩散泵或涡轮分子泵实现；3）四极杆和检测器部分为第三级真空（10-6Pa），也由扩散泵或

7、涡轮分子泵实现。离子聚焦系统ICP-MS的离子聚焦系统与原子发射或吸收光谱中的光学透镜一样起聚焦作用，但聚焦的是离子，而不是光子，透镜材料及聚焦原理基于静电透镜，整个离子聚集系统由一组静电控制的金属片或金属筒或金属环组成，其上施加一定值电压。其原理是利用离子的带电性质，用电场聚集或偏转牵引离子，将离子限制在通向质量分析器的路径上，也就是将来自截取锥的离子聚焦到质量过滤器，拒绝中性原子并消除来自ICP的光子通过。离子聚焦系