PE鉑金埃爾默ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的工作原理

更新時間：2024-10-26

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　　PE鉑金埃爾默（珀金埃爾默，PerkinElmer）生產(chǎn)的ICPMS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，ICP-MS）是一種高靈敏度、高分辨率的分析儀器，其工作原理基于電感耦合等離子體技術(shù)和質(zhì)譜分析技術(shù)的結(jié)合。以下是對其工作原理的詳細(xì)闡述：

　　一、基本工作原理

　　ICP-MS的工作原理是根據(jù)被測元素通過一定形式進(jìn)入高頻等離子體中，在高溫下電離成離子。這些離子經(jīng)過離子光學(xué)透鏡聚焦后，進(jìn)入質(zhì)量分析器（如四極桿質(zhì)譜分析器）按照荷質(zhì)比進(jìn)行分離。通過檢測特定荷質(zhì)比的離子數(shù)目，可以實現(xiàn)對元素的定量分析。

　　二、儀器構(gòu)成及功能

　　PE鉑金埃爾默ICPMS儀器主要由離子源、質(zhì)量分析器和檢測器三部分組成，還配有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供電控制系統(tǒng)等。

　　1.離子源：高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電流通過耦合系統(tǒng)連接在等離子體發(fā)生管上端的銅制內(nèi)部水冷卻的管狀線圈上。石英制成的等離子體發(fā)生管內(nèi)有三個同軸氫氣流經(jīng)通道。冷卻氣（Ar）通過外部及中間的通道環(huán)繞等離子體，起穩(wěn)定等離子體炬及冷卻石英管壁的作用。工作氣體（Ar）由中部的石英管道引入，啟動高壓放電裝置讓工作氣體發(fā)生電離。被電離的氣體經(jīng)過高頻感應(yīng)圈時，線圈產(chǎn)生的巨大熱能和交變磁場使電離氣體的電子、離子和處于基態(tài)的氖原子發(fā)生反復(fù)猛烈的碰撞，形成高溫等離子體炬區(qū)。

　　2.樣品處理與進(jìn)樣：樣品通常以液態(tài)形式泵入霧化器，用氬氣將樣品轉(zhuǎn)變成細(xì)顆粒的氣溶膠。氣溶膠中細(xì)顆粒的霧滴通過霧室后，大顆粒的霧滴成為廢液被排出，細(xì)顆粒氣溶膠則通過樣品噴射管被傳輸?shù)降入x子體炬中。

　　3.離子化：在等離子體炬中，樣品氣溶膠經(jīng)過去溶、蒸發(fā)、分解、離子化等步驟后變成一價正離子。

　　4.質(zhì)量分析器：離子通過接口區(qū)（由采樣錐和截取錐組成）引入質(zhì)譜系統(tǒng)，經(jīng)過離子透鏡聚焦后進(jìn)入四極桿質(zhì)量過濾器。質(zhì)量過濾器根據(jù)離子的荷質(zhì)比進(jìn)行分離，允許具有特定質(zhì)荷比的待測元素離子進(jìn)入檢測器。

　　5.檢測器：離子檢測器將離子轉(zhuǎn)換成電信號。目前常用的設(shè)計是離散打拿極檢測器，在檢測器縱向方向布置一系列的金屬打拿極，電子被下一個打拿極吸引并發(fā)生電子倍增，產(chǎn)生強電子流。這些電信號通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)測量，并應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)溶液建立的ICP-MS校準(zhǔn)曲線轉(zhuǎn)換成待測元素的濃度。

　　三、工作特點

　　1.高靈敏度：ICP-MS能夠檢測納克級元素濃度，具有很高的檢測靈敏度。

　　2.高分辨率：在多元素分析中，ICP-MS能夠同時測定多個元素的含量，具有較高的分辨率。

　　3.應(yīng)用廣泛：ICP-MS適用于地質(zhì)、環(huán)境、生物、食品、醫(yī)藥等多個領(lǐng)域的元素分析和同位素分析任務(wù)。

　　PE鉑金埃爾默ICPMS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀通過高頻等離子體將樣品元素離子化，并利用質(zhì)譜分析技術(shù)實現(xiàn)對離子的分離和檢測，從而實現(xiàn)對樣品中元素的定量分析。其高靈敏度、高分辨率和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使其成為科研和工業(yè)生產(chǎn)中不可少的分析工具。