赛默飞电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)工作原理

赛默飞电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）

赛默飞电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）是一款专为超痕量元素分析设计的高灵敏度分析仪器。其结合了电感耦合等离子体（ICP）和质谱（MS）技术，能够快速、精准地分析复杂基体中的多种元素，广泛应用于环境监测、食品安全、制药、材料科学等领域。

ICP-MS的核心技术特点

1. 高灵敏度与低检测限

• ICP-MS能够检测ppb（十亿分之一）级别甚至更低浓度的元素含量，灵敏度。

• 即使是复杂基体中的痕量元素，也能实现精确分析。

2. 多元素同时检测

• ICP-MS可在一次分析中同时检测多达70种元素，极大提升实验效率。

• 动态范围宽，可从痕量到高浓度进行定量检测。

3. 强大的基体消除能力

• 配备碰撞/反应池（如赛默飞QCell技术），有效去除基体干扰和同质异位体干扰，确保高精度结果。

4. 稳定的等离子体源

• 使用高频射频发生器生成高温等离子体，能够高效激发元素，确保离子化效率和结果稳定性。

5. 灵活进样与自动化

• 支持液体、固体、气体样品的进样，适应不同实验需求。

• 自动化样品处理模块可实现无人值守运行，提高实验室生产力。

6. 智能化软件支持

• 配备赛默飞专属的软件（如 Thermo Scientific Qtegra），提供用户友好的操作界面。

• 自动数据处理、报告生成和方法优化功能，减少人为干预。

工作原理

1. 样品雾化与引入

• 样品通过雾化器转化为细小液滴，并通过载气引入等离子体火炬。

2. 离子化

• 在高温等离子体中，样品中的元素被离子化，形成单一电荷的正离子。

3. 质量分析

• 离子被导入质谱分析器，根据质荷比（m/z）进行分离和检测。

4. 数据采集

• 检测器记录各离子信号强度，软件将信号强度转换为元素浓度。

主要型号与技术创新

1. 赛默飞 iCAP RQ ICP-MS

• 高灵敏度和超低检测限，适合痕量元素和同位素比值分析。

• 配备碰撞反应池，能有效消除干扰。

2. 赛默飞 iCAP TQ ICP-MS

• 三重四极杆技术，提供无干扰的高精度结果。

• 专为高复杂基体和法规合规性分析设计。

3. 赛默飞 Neoma MC-ICP-MS

• 多接收器质谱设计，适合高精度同位素分析。

• 广泛应用于地质、环境和同位素地球化学研究。

应用领域

1. 环境监测

• 水质中重金属（如铅、砷、汞）的超痕量分析。

• 土壤和空气颗粒物中的污染物检测，满足 EPA 和 ISO 标准。

2. 食品安全

• 检测食品中的有毒元素（如铅、镉、砷）。

• 营养元素分析，如钙、镁、铁、锌等。

3. 制药与生命科学

• 符合 USP 232 和 ICH Q3D 标准，用于药物中元素杂质分析。

• 生物体液中微量元素和同位素分析，用于临床研究。

4. 材料与化工

• 分析高纯金属和合金中的杂质元素。

• 用于催化剂的痕量元素成分检测。

5. 地质与矿产

• 矿石和岩石中的痕量元素和稀有金属检测。

• 同位素比值分析用于地质年龄测定和资源评估。

6. 能源与核工业

• 燃料和废料中的放射性元素分析。

• 核电站的环境监测和材料评估。

操作流程

1. 样品准备

• 液体样品需稀释并酸化至适当浓度；固体样品通过溶解或微波消解处理。

• 确保样品无颗粒物，避免堵塞雾化器。

2. 仪器启动

• 打开氩气供应和冷却系统，启动等离子体。

• 调整射频功率和气流参数，确保等离子体稳定。

3. 方法设置

• 根据分析需求选择适当的检测模式（标准模式或反应模式）。

• 设置分析元素及质量范围，优化信号灵敏度。

4. 样品检测

• 通过自动进样系统逐个检测样品。

• 实时监控信号强度和数据稳定性。

5. 数据处理

• 软件生成浓度报告，支持多种格式导出。

• 数据可用于实验报告或法规合规性验证。

6. 日常维护

• 定期清洗雾化器、离子透镜和碰撞反应池。

• 检查并更换耗材，保持仪器性能。

优势与局限性

优势：

1. 灵敏度高

• 能检测到ppt（万亿分之一）级别的超痕量元素。

2. 快速高效

• 多元素同时检测，一次进样即可完成大部分分析需求。

3. 抗干扰能力强

• 配备碰撞反应池和三重四极杆技术，消除基体效应和同质异位体干扰。

4. 应用广泛

• 涵盖环境、食品、制药、材料、地质等多个领域。

局限性：

1. 仪器复杂

• 操作和维护需要经过专业培训。

2. 运行成本高

• 氩气消耗和耗材更换费用较高。

总结

赛默飞 ICP-MS 是一款功能强大的分析仪器，适用于多领域的超痕量元素分析。其高灵敏度、快速检测和抗干扰能力，为环境监测、食品安全、制药研究和地质探索等领域提供了可靠的数据支持。无论是日常检测还是科研应用，赛默飞 ICP-MS 都是现代实验室中的重要工具。