ICP-MS的原理和使用PPT

地球科学中的激光剥蚀-icpms原理和应用

地球科学中的激光剥蚀-icpms原理和应用激光剥蚀-ICPMS（激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法）是一种在地球科学中常用的分析方法，主要用于研究岩石、矿物和玻璃的化学成分。

该方法利用激光能量将样品表面的微小部分剥离，随后将剥离出的离子通过电感耦合等离子体炬燃烧，再通过质谱仪进行检测。

一、原理激光剥蚀-ICPMS的原理可以分为以下几个步骤：1.激光剥蚀：激光器发射出高能激光束，聚焦在样品表面。

激光能量足以将表面的微小部分瞬间加热并气化，产生微小的等离子体。

2.电感耦合等离子体炬燃烧：微小的等离子体通过进样系统引入电感耦合等离子体炬中，在高温和电场的作用下燃烧，转化为离子。

3.质谱分析：燃烧产生的离子通过质谱仪进行检测。

质谱仪能够将离子按照其质荷比分离，并计数各元素的离子数目。

通过测量各元素的离子数目，可以确定样品中各元素的含量。

此外，ICPMS还具有较高的灵敏度和精度，能够检测出ppm甚至ppb级别的元素含量。

二、应用激光剥蚀-ICPMS在地球科学中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.岩石和矿物研究：激光剥蚀-ICPMS可以用于研究岩石和矿物的化学成分，包括主量元素、微量元素和痕量元素。

这对于地质学、矿物学和地球化学等领域的研究具有重要意义。

2.地质年代学研究：通过分析岩心中的矿物和玻璃的化学成分，可以确定地质年代和地质事件。

例如，通过分析火山岩中的硅酸盐矿物，可以确定火山活动的年代和性质。

3.地球化学研究：激光剥蚀-ICPMS可以用于研究地球内部的化学过程，例如地壳的形成和演化、元素的迁移和富集等。

这对于理解地球的演化历史和地球资源的形成具有重要意义。

4.环境科学研究：激光剥蚀-ICPMS可以用于研究环境中的元素分布和迁移，例如土壤、水体和大气中的重金属元素。

这对于环境监测、污染治理和生态保护等方面具有重要意义。

5.月球和行星科学研究：通过分析月球和行星表面的岩石和矿物，可以了解月球和行星的化学成分和地质历史。

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

ICP-MS课件20090328

Introduction

Part I: ICP-MS的起源和发展 Part II ICP-MS系统组成及工作原理
Part III: ICP-MS分析方法及应用
系统组成介绍

一个完整的ICP-MS分析系统的基本组成包括：主机、循环冷却系统、抽风排气系统、计算机操作控制系统。主机内置真空泵（机械泵＋分子涡轮泵），离子源、质量分析器、检测器（核心部件），采样锥、截取锥、离子透镜（接口部分）主机外置蠕动泵、雾化器及雾化室（进样部分）另外，仪器还可添加附件，如自动进样器（可实现批量自动分析）、液相色谱（可实现形态分析）等
生物样品中主要测定的痕量元素
生命痕量元素V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、 Cu、Zn、Mo、Si、Sn、Se、F、I；潜在的有益元素Li、Sr、B、Al、Ge、As及稀土等；与生物体有密切关系的常见环境污染元素 Cd、Hg、Pb、Cr、U等。

ICP-MS在生物和医学中的应用

ICP-MS在半导体工业中的应用

在半导体器件(如集成电路芯片)生产过程中,容易受到杂质金属元素的污染,污染的来源主要是生产过程中所使用的高纯试剂。 K、Na、Ca、Mg能导致击穿电压的降低， Fe、Cu会缩短元器件的寿命。高纯试剂中的污染元素一般要求底于10ng/L，所以传统的分析技术越来越不能满足半导体工业的需要，ICP-MS已经成为半导体行业污染分析实验室的标准方法。
ICP-MS在环境分析中的应用
ICP-MS 在环境方面的应用占最大的比例, 大约有1/3 的应用是有关环境方面的。最常见的环境样品包括：饮用水、地下水、废水、河水、河口水、海水、固体废物、土壤、淤泥、沉积物和悬浮物等。

icp-ms讲解解析

电感耦合等离子体-质谱
Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS)
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。
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。
2 ICP-MS系统组成及工作原理
3 ICP-MS分析应用
1 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)
火花源无机质谱用于痕量元素分析 (SSMS)
优点：痕量多元素同时测定分析速度快样品引入简单缺点：光谱干扰严重
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 Ar尽可能少；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）。

icp-ms 原理

icp-ms 原理ICP-MS原理ICP-MS是一种基于等离子体质谱技术的分析方法，广泛应用于环境、地质、食品、医药等领域。

它通过将样品原子化和电离，利用质谱仪对离子进行分析，从而获得样品中各种元素的含量信息。

ICP-MS原理的核心是等离子体和质谱仪的相结合。

首先，将样品溶解并转化为气态、液态或固态的形式，然后通过气体进样系统引入进入等离子体。

等离子体是由高频电源产生的高温等离子体火焰，其中包含了大量的离子和自由电子。

在等离子体中，样品分子会经历电子碰撞、化学反应和电离等过程，最终形成离子。

这些离子根据其质量和电荷比率，经过质谱仪中的质量分析器分离并检测。

质谱仪通常采用四级杆质量分析仪，具有高分辨率和高灵敏度。

ICP-MS的核心原理是质谱仪中的磁场和电场的作用。

磁场可以将离子按照其质量-电荷比分离，电场可以将分离好的离子引导到检测器中进行测量。

通过测量离子的强度和时间，可以确定样品中各种元素的含量。

ICP-MS具有很高的灵敏度和选择性。

它可以同时测量多种元素，范围从低至ppq（10^-15）级到高至wt%（百分之几）。

此外，ICP-MS 还具有很高的精确度和准确度，可以满足不同领域对元素含量分析的要求。

ICP-MS的应用非常广泛。

在环境领域，可以用于监测大气、水体、土壤中的重金属和有机污染物；在地质领域，可以用于研究岩石、矿石和地球化学过程；在食品领域，可以用于检测农产品中的营养元素和有害物质；在医药领域，可以用于药物和生物样品的分析。

然而，ICP-MS也存在一些限制。

首先，它需要昂贵的设备和专业的操作技术，不适合于小型实验室或个人使用。

其次，样品的准备过程可能比较复杂，需要特殊的前处理步骤。

最后，由于离子化的过程，ICP-MS只能对溶液或气态样品进行分析，对固态样品的分析存在一定的困难。

总体来说，ICP-MS是一种非常强大和广泛应用的分析技术，可以提供高灵敏度和高选择性的元素分析。

它在许多领域都有重要的应用，对于环境监测、地质研究、食品安全和医药分析等方面起着重要的作用。

ICP-MS

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：ppt~ppq 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
ICP-MS检测限及质量分析范围
质谱仪
接口等离子体源
进样系统
A Typical ICP-MS in 1990s (PE, PlasmaQuad II)
A Typical ICP-MS Laboratory in 2000s
(PE, Sciex ELAN 6000)
A Typical ICP-MS in 2010s
(BRUKER M90)
2-MS工作包括下面几个步骤：

原子化将原子化的原子大部分转化为离子离子按照质荷比分离计数各种离子的数目
质谱仪
Ion D etector
接口
等离子体源进样系统
MS Interface
Ion O ptics M ass Separation D evice
电感耦合等离子体-质谱
Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS)
内容安排
1 ICP-MS的起源和发展 2 ICP-MS系统组成及工作原理

icp-ms 工作原理

icp-ms 工作原理
ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）是一种高灵敏度、高准确性的分析仪器，用于分析和测量样品中的金属和其他元素。

ICP-MS的工作原理如下：
1. 气体离子化：ICP-MS使用一种高频电感耦合等离子体（ICP）将气体样品转化为离子态。

ICP通常由氦气和氧气混合产生，并在高频电磁场中建立。

2. 离子传递：通过离子传递系统，离子从等离子体中被引导到质谱仪中。

3. 质谱分析：在质谱仪中，离子首先经过一个接收器（例如多极阱）进行聚焦和选择，然后进入四极杆或飞行时间块，根据质量/荷量（m/z）比例进行分离和测量。

4. 离子检测和计数：离子进入离子检测器后，通过电荷转换器转化为荷电信号，并通过电子多脉冲计数器进行计数。

计数器输出的电流与离子的数量成正比。

5. 数据分析：计数器输出的电流信号经过放大、滤波和数模转换后，通过数据处理系统进行数据分析和解读。

根据不同的样品和所需的元素分析，可以选择使用不同的离子模式或质谱模式。

总体来说，ICP-MS的工作原理是通过将样品离子化、分离和计数来确定样品中的元素含量。

它利用等离子体激发产生的离子能量来提高灵敏度，并通过质谱仪进行分析和测量来提供元素的准确性。

icpms内标法原理

icpms内标法原理
ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）是一种高灵敏度、高选择性的分析技术，广泛应用于地质、环境、生物、医药等领域。

内标法是ICP-MS分析中常用的一种质量定量方法，它利用添加已知浓度的内标元素来校正样品中的矩阵效应和仪器漂移，从而提高分析结果的准确性和可靠性。

内标法的原理是在样品溶液中添加一个或多个内标元素，这些内标元素与待测元素的性质相似，但在质谱分析中具有不同的质谱信号。

通过内标元素与待测元素的比值，可以校正样品中的矩阵效应和仪器漂移，从而减小分析误差。

在ICP-MS分析中，内标法的应用可以有效地提高分析结果的准确性和可靠性。

首先，添加内标元素可以消除样品制备和分析过程中的误差，例如溶解度差异、进样量不准确等。

其次，内标法可以校正仪器漂移和信号衰减，提高了分析的稳定性和重现性。

最后，内标法还可以降低矩阵效应对分析结果的影响，特别是对于复杂样品矩阵的分析，内标法的应用更为重要。

总之，ICP-MS内标法通过添加已知浓度的内标元素来校正样品
中的矩阵效应和仪器漂移，提高了分析结果的准确性和可靠性。

在实际应用中，科学家们需要根据样品的特性选择合适的内标元素，并进行严格的实验设计和数据处理，以确保内标法的有效性和可靠性。

ICP-MS内标法的原理和应用为分析技术的发展和应用提供了重要的支持。