电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)
砷 液相色谱-电感耦合等离子体质谱法
文章标题：深度探讨砷的分析方法：液相色谱-电感耦合等离子体质谱法一、介绍砷是一种广泛存在于自然界中的元素，也是一种常见的污染物。
由于其毒性和潜在的健康风险，砷的准确分析和检测至关重要。
在过去的几十年中，液相色谱-电感耦合等离子体质谱法（HPLC-ICP-MS）已经成为砷分析的重要工具之一。
本文将深入探讨这种分析方法的原理、应用和优势。
二、液相色谱-电感耦合等离子体质谱法的原理1. 液相色谱（HPLC）的基本原理在液相色谱中，样品首先会被注入到高压下的溶剂流动系统中，然后通过固定相的柱子进行分离。
不同的化合物会根据其相互作用的强度在柱子中以不同的速度通过，从而实现对混合物的分离。
2. 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的基本原理ICP-MS是将样品转化为离子并引入等离子体中，然后利用质谱仪对其进行分析。
通过测量质谱图谱中的特定质量/电荷比（m/z），可以对样品中的各种化学元素进行高灵敏度的检测和定量分析。
3. 液相色谱-电感耦合等离子体质谱法的结合HPLC-ICP-MS将液相色谱和电感耦合等离子体质谱法结合在一起，通过液相色谱的分离作用将化合物分离，并将其导入ICP-MS中进行高灵敏度的分析，从而实现对化合物的准确检测和定量分析。
三、液相色谱-电感耦合等离子体质谱法在砷分析中的应用1. 食品中砷的检测HPLC-ICP-MS可以被广泛应用于食品中砷的检测，例如水产品、大米和蔬菜等。
其高灵敏度和准确性可以有效保障食品的安全。
2. 土壤和水体中砷的分析在环境领域，液相色谱-电感耦合等离子体质谱法也被广泛应用于土壤和水体中砷的分析。
通过该方法可以对环境中的砷进行快速、准确的监测。
四、液相色谱-电感耦合等离子体质谱法的优势1. 高灵敏度和选择性HPLC-ICP-MS具有非常高的灵敏度和选择性，能够对痕量化合物进行准确检测和定量分析。
2. 宽线性范围该分析方法具有宽广的线性范围，可以实现对不同浓度范围内的化合物进行分析。
电感耦合等离子体质谱(icp-ms)
电感耦合等离子体质谱(icp-ms)电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）简介电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种分析化学技术，采用高温等离子体将样品离解，从而分析样品中的元素。
采用ICP-MS技术可以在单个分析中检测多种元素、低浓度下的元素、分子异构体等。
ICP-MS常被用于研究化学以及生物医学领域的元素分析。
ICP-MS步骤ICP-MS主要包括四个步骤：样品制备、样品进样、等离子体产生和测量。
样品制备：样品制备步骤通常需要根据不同实验目的采取不同的方法。
例如，对于土壤或岩石样品，需要先进行湿燥并研磨成粉末；对于生物样品，需要使用有机溶剂提取目标元素。
因此，样品制备是ICP-MS分析的关键步骤之一。
样品进样：样品进样有两种方式：液体进样和固体进样。
液体进样主要是通过取样器将待测液体进入ICP。
固体进样需要将样品先通过转化成气态或液态的方式，并通过雾化器达到液体态，进入高温等离子体中。
等离子体产生：产生等离子体可采用两种方式：射频感应和直流放电。
射频感应通过在射频电场中通过高频驱动电势，生成高温等离子体。
而直流放电则是通过加热、高电压电弧作用、激光加热等方式，将样品蒸发、溅射成气态，并与气态惰性气体混合后，通过喷雾头进入高温等离子体中。
测量：测量步骤通常与其他仪器相结合，例如，ICP-MS可以与气质谱计（GC-ICP-MS）或液相色谱计（LC-ICP-MS）结合进行气/液样品的分析。
ICP-MS的测量步骤产生的是离子信号，通过质谱扫描方式进行质谱谱图测量。
在测量信号强度与目标元素数量之间会有一定的关联性，因此需要通过标准样本的建立，建立信号强度与元素数量之间的关联性。
1. 应用于环境科学领域：ICP-MS可以用于水、土壤和空气等环境样品中的痕量元素测定，且可以同时测定多种元素。
2. 应用于材料科学领域：ICP-MS技术可以分析材料中的有毒元素、金属元素及其化合物含量，以及其他重要元素和分子的含量。
电感耦合等离子体-质谱法
带电离子质量分析器，在磁场(场强为 B)作用下，飞行轨道弯曲(曲率半径为r)。当 向心力 Bzv 与离心力 mv2/r 相等时，离子
mv 才能飞出磁场区，即， 2 Bzv
r
z为电子电荷；V为加速电压。
mv 2
1. 磁分析器
Bzv
r 单聚焦型
• 由于
1 mv zV 2（电场加速）
• ③ 其他有机质谱仪，主要有： 基质辅助激光解吸飞行时间 质谱仪（MALDI-TOFMS） 傅里叶变换质谱仪（FT-MS）
• 无机质谱仪，包括： • ① 火花源双聚焦质谱仪。 • ②感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。 • ③二次离子质谱仪（SIMS） 同位素质谱仪。 • 气体分析质谱仪。 • 主要有呼气质谱仪，氦质谱检漏仪等。
CH 4
MH
2
(
M
1离子
)
C
2
H
5
MH
C2 H6
M(
M
1离子
)
特点：电离能小，质谱峰数少，图谱简单；准 分子离子(M+1)+峰大,可提供分子量这一重要 信息。
3. 场电离源(Field ionization, FI)
应 用 强 电 场 ( 电 压 梯 度 107-108V/cm) 诱 导 样品电离。如下图。
然后，改变E值可使不同能量的离子从其 “出射狭缝”引出，并进入磁分析器再实现 方向聚焦。双聚焦质量分析器可高达 150,000!
双聚焦型
实现方向聚焦及能量（速度）聚焦
思考：为什么双聚焦仪比单聚焦仪有更高 的分辨率？
2.飞行时间分析器(Time of flight, TOF)
电感耦合等离子体质谱检测水中的汞
电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种高灵敏度、高选择性的分析技术，被广泛应用于环境监测和地质研究等领域。
其中，ICP-MS在水中汞元素的检测方面表现出色，成为了水质监测的重要手段之一。
本文将从ICP-MS原理、水中汞元素的危害性、ICP-MS在水质监测中的应用以及未来发展方向等几个方面探讨电感耦合等离子体质谱检测水中的汞的相关内容。
一、ICP-MS原理及优势1. ICP-MS的工作原理ICP-MS利用高温等离子体将样品中的元素转化成离子，再利用质谱仪进行分离和检测。
其高灵敏度、多元素检测能力以及低检测限等优点，使其成为了汞元素检测的首选技术之一。
2. ICP-MS的优势ICP-MS技术具有高分辨率、高灵敏度、多元素检测能力和低检测限等优势，尤其适用于微量元素的检测和分析。
在水中汞元素的检测中，ICP-MS可以快速、准确地确定其浓度，为水质监测和环境保护提供了可靠的数据支持。
二、水中汞元素的危害性1. 水中汞元素的来源水中汞元素主要来自工业废水、农药残留、矿山废水等，其主要形式包括有机汞和无机汞两种。
2. 水中汞元素的危害水中汞元素对人体健康和环境造成严重威胁，长期摄入会导致神经系统、免疫系统和生殖系统等多个系统的损害，对人体健康和生态环境造成潜在风险。
三、ICP-MS在水质监测中的应用1. 水中汞元素的检测方法ICP-MS技术具有高灵敏度和高选择性，对水中微量汞元素的检测具有明显优势，能够准确、快速地测定水样中的汞元素含量。
2. 水质监测案例分析ICP-MS技术在实际水质监测中取得了显著成果，通过对不同水体样品的检测分析，能够确定汞元素的来源、分布规律以及汞元素的污染程度，为水质治理和环境保护提供了有力支持。
四、未来发展方向1. 技术改进和创新随着科学技术的不断进步，ICP-MS技术还将不断改进和创新，进一步提高其检测灵敏度和分辨率，降低其检测成本和仪器体积，使其在水质监测中得到更广泛的应用。
ICP-MS介绍..
仪器和试样制备所引起的干扰
▪ 等离子体气体通过采样锥和分离锥时，活泼性
氧离子会从锥体镍板上溅射出镍离子。采取措 施使等离子体的电位下降到低于镍的溅射闭值， 可使此种效应减弱甚至消失。
▪ 痕量浓度水平上常出现与分析物无关的离子峰，
例如在几个ng·mL-1的水平出现的铜和锌通常 是存在于溶剂酸和去离子水中的杂质。因此， 进行超纯分析时，必须使用超纯水和溶剂。最 好用硝酸溶解固体试样，因为氮的电离电位高， 其分子离子相当弱，很少有干扰。
(Elan 250, Sciex)
1990, “It has truly become a technique for MASSES”
(Dr. Koppenaal)
2000, 全世界共有3500~4000台ICP-MS仪器
国内：中国科技大学，南京大学，中山大学，南开大学，北京大学，中国地质大学， 北京科技大学，浙江大学，厦门大学；中科院高能物理所，广州地化所，长春应化所， 生态环境研究所，国家标准物质研究中心，北京有色金属研究总院，国家地质中心， 原子能所……
ICP-MS检测限及质量分析范围
ICP－MS分析性能
测定对象：绝大多数金属元素和部分非金属元素 检测限：110-5(Pt) ~ 159(Cl) ng/mL 分析速度：> 20 samples per hour 精度：RSD < 5% 离子源稳定性：优良的长程稳定性 自动化程度：从进样到数据处理的全程自动化和远程控制 应用范围：地质、环境、冶金、生物、医药、核工业 可测定同位素的比率
Part I: ICP-MS的起源和发展
1. 1960s~70s，问题的提出
电感耦合等离子体-原子发射光谱技术 (ICP-AES)
优点：痕量多元素同时测定 分析速度快 样品引入简单
电感耦合等离子体质谱分析法.
】电感耦合等离子体质谱分析法（ICP-MS）是二十世纪八十年代发展起来的一种元素分析技术，从1980年发表第一篇里程碑文章，至今已有27年。
目前，ICP-MS法成为公认的最强有力的痕量元素和同位素分析技术，应用范围广泛。
ICP-MS的分析特点包括：灵敏度高、极低的检出限(10-15～10-12量级)、极宽的线性动态范围（8～9个数量级）、谱线简单、干扰少、分析速度快、可提供同位素信息等。
但对于电离电位高的元素（诸如As、Se、Hg等）灵敏度低。
在原子光谱分析法中，提高检测灵敏度的方法很多，其中最常用的包括化学蒸气发生（CVG）进样。
它是利用待测元素在某些条件下能形成挥发性元素或化合物的特点，将待测物以气态的形式从样品溶液中分离出来，然后进行测定的一种进样方法。
本文利用CVG-ICP-MS测定了水样中的汞。
在众多的蒸气发生体系中，本文选择冷蒸气发生与ICP-MS联用。
所生成的产物为气态汞或其化合物，经过气液分离后导入到ICP-MS中进行测定。
本文选择了SnCl2、KBH4、Vis Photo-HCOOH、UV photo-HCOOH四种化学蒸气发生体系测汞，并就灵敏度、检出限、和抗干扰能力对几种体系进行了比较，同时还与常规ICP-MS进行了比较。
首先，优化了ICP-MS的工作参数以及各试剂浓度，并且在最佳条件下测定了校正曲线，计算了检出限和灵敏度。
结果发现，最灵敏的方法是使用KBH4为还原剂的化学蒸发生体系，其灵敏度为2.5×105 Lμg-1，这表明KBH4的还原能力是最强的。
SnCl2、Vis Photo-HCOOH、UV photo-HCOOH三个体系的检出限接近，分别为0.002，0.001，0.003μg L-1；但KBH4体系的检出限要差一些，为0.01μg L-1。
这主要是由于KBH4体系有大量的H2生成，使等离子炬不稳定，引起信号波动造成的。
最稳定的方法是常规ICP-MS，虽然灵敏度比KBH4化学蒸发生法小得多，但检出限与KBH4体系接近，为0.05μg L-1。
电感耦合等离子体质谱仪的操作步骤和质谱图解读方法
电感耦合等离子体质谱仪的操作步骤和质谱图解读方法电感耦合等离子体质谱仪（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, ICP-MS）是一种先进的仪器，能够对样品中的元素进行快速、准确的分析。
本文将介绍ICP-MS的操作步骤和质谱图解读方法。
一、ICP-MS的操作步骤1. 样品的制备：将待分析的样品溶解在适当的溶剂中，并进行必要的稀释。
确保样品的浓度在仪器可检测范围内，并保证样品的纯度和稳定性。
2. 仪器的准备：打开ICP-MS仪器的电源，进行全面的系统检查和校准。
检查气体供应、离子途径、进样系统等各个部分是否正常运行，保证仪器的稳定性和准确性。
3. 离子源的调试：将离子源电极预热，使其达到工作温度。
调整离子源的工作压力和功率，以确保离子源产生稳定、高效的等离子体。
4. 优化离子途径：通过调节离子途径的参数，如离子镜、倍频器、入口衰减器等，使离子途径能够传输和聚焦出尽可能多的离子束，并排除杂质的干扰。
5. 校准和标定：选取适当的标准物质进行校准和标定，确保ICP-MS仪器能够准确地测定样品中的元素。
校准曲线的制备和标准样品的分析是这一步骤的重要内容。
6. 进样和分析：按照预定的进样方法和参数，将待测样品进样到ICP-MS仪器中进行分析。
在分析过程中，应注意稀释比例、雾化效率、离子化效率等因素的影响。
7. 数据处理和结果解释：将测得的原始数据进行处理，去除干扰和背景信号。
利用校准曲线进行元素浓度的计算，得到最终的分析结果。
对于复杂的样品，还需要进行数据解释和质谱图的分析。
二、质谱图的解读方法ICP-MS仪器生成的质谱图是样品中不同元素离子的相对丰度随质量电荷比（m/z）的分布曲线。
根据质谱图，可以定量分析样品中的元素，并判断样品的成分和纯度等。
1. 峰的解读：质谱图上的每个峰代表一个特定的离子，其高度（即峰强度）与对应元素的浓度成正比。
通过计算峰的面积或峰的高度，可以测定样品中该元素的浓度。
icp-ms 工作原理
icp-ms 工作原理
ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）是一种常用的质谱技术，用于元素的定性和定量分析。
其工作原理如下：
1. 样品进样：样品通常以液态形式进入ICP-MS系统。
样品通过进样器进入射频环境下的等离子体。
2. 等离子体产生：通过在射频线圈中通入高频电场，气体放电变成等离子体。
气体内的原子在高温高能的环境下被电离，形成正离子。
3. 离子聚焦：正离子在一系列的准直装置中被聚焦，以便将它们引导到质谱仪的质子源中。
4. 质子源：在质子源中，正离子进一步被电离，并且获得进一步加速。
电离的原子核或分子离子以高速被产生并通过透镜系统传输到质谱仪的分离装置。
5. 分离装置：分离装置通常为一段能够根据质量-电荷比将离子分离的时间飞行轴，例如飞行时间质谱。
该装置利用离子在电场中的不同迁移速度来分离它们。
6. 检测器：最后，离子在检测器上产生电信号。
根据信号的大小，可以定性和定量分析不同元素的存在。
ICP-MS具有高灵敏度、高选择性和广泛的元素覆盖范围等特
点，常用于环境监测、食品安全、地质学研究和医学诊断等领域。
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（六）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。
必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS 检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS 中有严重的干扰，也将恶化其检出限。
ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。
ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。
如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。
强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。
被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温使样品去溶剂化，汽化解离和电离。
部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统，在真空系统内，正离子被拉出并按照其质荷比分离。
在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。
由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。