MC-ICP -MS

MC-ICP -MS

MC-ICP-MC是一種聯用的測量儀器,它首先由Walder等人於1993年引入的,主要是應用於同位素比值的測定。

儀器和原理


在MC-ICP-MS中,ICP作為質譜的高溫(8000K)離子源,樣品在通道中進行蒸發、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐介面和離子傳輸系統進入高真空的MS部分,MS部分為四極快速掃描儀,通過高速通道掃描分離測定所有原子,使形成的離子按質荷比(m/e)進行分離,不同的元素有不同的質荷比,掃描元素質量範圍從6~260,通過高速雙通道分離后的離子到達MC部分,MC部分是一組法拉第杯接收器,根據元素的分子離子峰進行定性定量的分析。

工作參數


炬管位置霧化器流速 碰撞流速等

參數的影響


等離子體炬管位置:即等離子體炬管與採樣錐之間的距離,它顯著影響儀器靈敏度,等離子體核心位置的溫度約為8000K,而其邊緣的溫度約為4000K,當等離子體的火焰遇到採樣錐的冷表面時,會形成一個“邊界層”,這個邊界層中的氧化物分子含量很高。如果等離子體採樣錐距離較遠,就會有大量氧化物被提取;如果採樣錐距離等離子體核心位置過近,氣溶膠就會被提取。從而影響到測量結果的準確度。
霧化器流速:它不僅影響到分析物在等離子體中的停留時間,而且影響氧化物、雙電荷離子和多原子離子以及分子干擾物的產率。當霧化器流速過高時,氧化物的量會增加;當流速過低時,雙電荷離子的量會增多。

干擾與校正


1質量歧視
Gilson等認為在儀器介面截取錐區域的空間電荷效應使離子束中輕離子受到排斥而損失,有利於重質量離子的同位素進入質譜,引起質量歧視。 MC-ICP-MS測量中質量歧視誤差的校正方法可分為內部校正和外部校正。
a內部校正
內部校正要求被測元素的同位素中應具有“穩定同位素對”,而且它必須是非放射性的並有一個穩定的公認的比值,利用該比值作為標準對其他元素比進行質量歧視校正。如Nd元素的146N:144Nd=0.7219就是長期穩定的同位素對,這一穩定值可作為標準化值,由實際測量的146N:144Nd值與標準化值相比得出質量歧視校正因子,利用該因子可計算其它釹同位素比的真實值。
b外部校正
內部校正並不適用於所有的元素的同位素測量,當被測元素中沒有非放射的“穩定同位素對”時,就無法使用內部校正。這種情況下,可以採用測量一個標準參考物質獲得質量歧視因子,再利用該因子校正樣品中相應的同位素測定值就可以獲得真實值。除此之外還可以將具有“穩定同位素對”的且符合一定條件的其他元素作為外標加入到被測樣品中進行校正,即外部校正法。如Pb同位素的測定,採用Tl比值作為外標進行質量歧視校正。通過測量205TI:203Tl同位素比與真實值的差別計算出質量歧視值,從而進行鉛的同位素比值校正。
2質量漂移
兩種方式可以校正MC-ICP-MS的質量漂移:採用“SSB”(Sample-Standard-Bracketing)法即標樣、樣品交替測試法,或者採用質量相近的同位素做稀釋劑,如在測Fe同位素比時,可以選Cu作為稀釋劑。通過與Cu測試過程產生的質量漂移相比較,來推測Fe同位素的質量漂移。
3質譜干擾
質譜干擾主要有同量異位素重疊、多原子離子等干擾。前者是因為存在和待測同位素質量相差極小的異位素,四極桿質量分析器無法分辨造成的同量異位素干擾。如在測定204Pb同位素時204Hg的干擾。多原子離子峰則是由兩個或兩個以上的原子結合而成的短壽命的複合離子。如測定Cu同位素時,用高分辨ICP-MS可觀察到由40Ar23Na+形成的62.952D的峰和由33S16O2+和32S16O2H+形成的64.962D的峰,若用低分辨的四極桿ICP2-MS,它們將分別干擾63Cu和65Cu的信號測定。
使用高分辨的ICP-MS可以較好地解決這兩種干擾。一些基體的前處理手段如共沉澱、萃取等也可有效的減少這兩種干擾。
基質效應是指在給定的工作條件下,如果樣品和標樣的基質成分不同,可以導致同位素比值測定過程中質量分餾。非測量元素之外的其他元素稱為基質元素,基質的存在降低了被測元素的離子化效率。解決的方法是在提取被測物時把基質元素和被測元素的濃度比控制在一定的範圍之內。如何學賢等通過實驗發現當[元素]/[Mg]≤0.05時,基質效應可以控制在誤差範圍內,對Mg同位素測量沒有或很少影響;李世珍等人發現當溶液中Fe/Zn小於0.2時,FeZn同位素比值測定無影響。