[自然科学]安捷伦7700ICP-MS仪器及原理介绍
ICP-MS基本原理
ICP-MS基本原理ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）是一种高灵敏度、高选择性和高分辨率的元素分析技术，广泛应用于环境监测、食品安全、地质矿产、生物医药等领域。
其基本原理是利用高温感应耦合等离子体（ICP）产生的离子流，经过质谱仪的分析，实现对样品中元素的快速、准确检测和定量分析。
ICP-MS的基本原理可以分为三个主要步骤，样品进样与离子化、离子分离与检测、数据分析与结果输出。
首先，样品经过适当的预处理后，以气体或液体的形式进入ICP。
在高温的感应耦合等离子体中，样品中的元素被离子化，并形成带电荷的离子。
这些离子随后被引入质谱仪中进行分析。
其次，离子进入质谱仪后，首先经过离子分离装置进行分离。
在质谱仪中，离子根据其质量/电荷比（m/z）被分离并聚焦成一个离子束。
然后，这些离子被分别加速、偏转和聚焦，最终击中检测器。
检测器接收到的离子信号被转换为电信号，并经过放大、数字化处理后，形成质谱图。
最后，通过数据分析软件对质谱图进行处理，得到各个元素的相对丰度和绝对含量。
同时，ICP-MS还可以进行同位素比值的测定，以实现更加精确的元素定量分析。
这些数据可以用于研究样品的成分、污染物含量、地球化学特征等方面。
总的来说，ICP-MS技术基于高温等离子体和质谱仪的联合应用，能够实现对样品中元素的高灵敏度、高选择性和高分辨率的分析。
其在环境监测、食品安全、地质矿产、生物医药等领域具有重要的应用价值。
随着技术的不断进步，ICP-MS在元素分析领域的地位将会更加突出，为人类的健康和环境保护提供更加可靠的技术支持。
ICP-MS原理介绍
ICP-MS原理介绍ICP-MS是一种高分辨率分析技术，它是指采用电感耦合等离子体质谱仪对样品中的离子进行分析。
ICP-MS的原理主要是利用高能量激发等离子体，并通过质谱系统对稳定性的离子进行分析和检测。
下面我们将对ICP-MS的原理进行详细介绍。
1. 概述ICP-MS即电感耦合等离子体质谱技术（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），其原理基于离子与电磁场相互作用的性质。
在等离子体中，高能量粒子以及高温和高压之下，原子变成了离子，从而对原子组成进行分析和检测。
ICP-MS是一种高灵敏度分析技术，其检测极限可达到亚ppb水平，因此被广泛应用于生物、化学、地球科学以及环境科学等领域。
其应用研究范围主要是分析样品中的金属元素，包括有机物中的微量金属，地球物质中的稀土元素和放射性同位素，生物样品中的重金属等。
2. 基本原理ICP-MS的基本原理是：样品通过离子化和质谱分析系统，得到样品中元素的离子通量，并利用电荷质量比(m/z)进行分离并检测。
其主要由三个部分组成：样品制备、离子化和质谱分析系统。
(1) 样品制备ICP-MS的样品制备是一个重要的环节，样品制备的不良会直接影响到成果的准确性和可靠性。
样品制备过程主要包括样品预处理、样品稀释等准备工作。
(2) 离子化离子化是ICP-MS技术的核心部分，通过高能量等离子体将样品中的原子转化成离子。
等离子体的形成需要气体和电源两个基本因素，气体主要起到等离子体形成和维持的作用，而电源则为生成等离子体提供能量。
(3) 质谱分析系统在ICP-MS 中，质谱分析系统主要由四部分组成：离子透镜、万向节、侧向排出器和质谱分析区。
ICP-MS采用多极质谱分析技术，将离子透镜分为分选装置和转向装置，分选装置对离子进行初步分选，转向装置用来将离子传送到质谱分析区进行分析和检测。
最后，离子经过质谱检测器检测，以得到信号处理结果。
ICP-MS的原理和使用
四极杆滤质器。四极杆的工作是基于在四根电极之间的
空间产生一随时间变化的特殊电场，只有给定M/Z的离 子才能获得稳定的路径而通过极棒，从其另一端出射。 其它离子将被过分偏转，与极棒碰撞，并在极棒上被中 和而丢失。四极杆扫描速度很快，大约每100毫秒可扫描
整个元素覆盖的质量范围。
质谱分析器
ICP-MS采用的是三级动态真空系统，使真空逐级达到要
ICP-MS的原理和使用
2017-2-9
主要内容
一、原理
二、结构
三、使用和注意事项
四、日常维护
ICP-MS仪器的原理
ICP-MS：
全称是电感耦合等离子体-质谱法 (Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry) 它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器，它 能同时测定几十种痕量无机元素，可进行同位素分析、 单元素和多元素分析，以及有机物中金属元素的形态分 析。 比如食品药品中常测的：铅、砷、铬、汞、镉、铝、钙、 镁、锌、铁、铜、钾、锰、钠、钴、钡等。（可以直接 购买混合标液）
线圈处外管的内壁得到冷却。气流量一般为10-15 L/min。
为什么要用氩气?
Ar是惰性气体 Ar 相对便宜 易于获得高纯度的氩气 更重要的是 Ar 的第一电离电位是 15.75 电子伏特 (eV) • 高于大多数元素的第一电离电位 (除了 He, F, Ne) • 低于大多数元素的第二电离电位 (除了 Ca, Sr, Ba,etc) 由于等离子体的电离环境由 Ar限定, 所以大多数分析 元素被有效地电离为单电荷离子
候放在纯水中超声30分钟）
维护保养
3、定期清洗矩管和中心管（清洗的时候拆下来用5%的 HNO3浸泡过夜）
ICP-MS的原理和使用
仪器的准备
（3）检查并确认进样系统（炬管、雾化室、雾化器、泵 管等）是否正确安装。 （4）上好样品管和废液管，检漏； （5）点击Instrument Control 左上角的“ON”点火； （6）点火后，先用娃哈哈的水冲洗5min，再用 2%HNO3冲洗5min，稳定仪器，同时注意观察进液和出 液是否顺畅。
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ICP-MS的原理和使用
2017-2-9
主要内容
一、原理 二、结构 三、使用和注意事项
四、日常维护
ICP-MS仪器的原理
ICP-MS：
全称是电感耦合等离子体-质谱法 (Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry) 它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器，它 能同时测定几十种痕量无机元素，可进行同位素分析、 单元素和多元素分析，以及有机物中金属元素的形态分 析。
素被有效地电离为单电荷离子
接口
接口是ICP-MS仪器的心脏，采样锥和截取锥是 其关键部件 (一个冷却的采样锥（大约１mm孔径） 和截取锥（大约0.4－0.8mm孔径）组成, 两孔相 距6-7mm。
接口的功能是将等离子体中的离子有效传输到质谱仪
质谱分析器（四级杆）
利用静电透镜系统将穿过截取锥的离子拉出来，输送到 四极杆滤质器。四极杆的工作是基于在四根电极之间的 空间产生一随时间变化的特殊电场，只有给定M/Z的离 子才能获得稳定的路径而通过极棒，从其另一端出射。 其它离子将被过分偏转，与极棒碰撞，并在极棒上被中 和而丢失。四极杆扫描速度很快，大约每100毫秒可扫描 整个元素覆盖的质量范围。
止机械泵过热自动保护熄火了。
ICP仪器及原理介绍
低流速进样 高频率 (3MHz) 双 曲面四极杆 半导体冷却控温雾室
高性能真空系统 高速频率匹配的 27MHz 射 频发生器
高离子传输效率、 高离子传输效率、耐高盐接口
ICP-MS的组成：进样系统、离子源、接口、离子透镜、八极杆碰撞反应池、四极杆滤质器、检测器、真空系统
进样系统– 进样系统– HMI 高基体系统
m/z ->
10
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80
90 100 110120 130 140150 160170 180190 200 210220 230240 250260
等离子体色谱软件
1999年：HP4500按专业应用分为100型，200型，300型。 1999年 HP4500按专业应用分为100型 200型 300型 按专业应用分为100 2000年 第六代产品，Agilent7500系列, 按专业应用区分： 2000年：第六代产品，Agilent7500系列, 按专业应用区分： 系列
2001年 第七代产品， 7500c第一代八极杆反应池系统 2001年：第七代产品，Agilent 7500c第一代八极杆反应池系统
应用于环保、海水、临床、 应用于环保、海水、临床、医药等高基体样品的分析及联用技术和形态分析 2002年 第八代产品， 7500cs， 2002年：第八代产品，Agilent 7500cs，第二代八极杆反应池系统 应用于半导体高纯样品及其他高基体样品的分析
7700介绍 7700介绍
什么是ICP什么是ICP-MS? ICP
一种强有力的无机元素分析技术
MS - Mass Spectrometer 质谱 四极杆快速扫描质谱仪 通过高速顺序扫描分离测定所有 元素
ICP-MS原理介绍
ICP-MS中文培训资料1理论原理2硬件组成及功能讲解离子源接口离子镜分析器检测器图1 ICP－MS主要组成模块ICP-MS原理部分概述ICP－MS是一种灵敏度非常高的元素分析仪器，可以测量溶液中含量在ppb或ppb以下的微量元素。
广泛应用于半导体、地质、环境以及生物制药等行业中。
ICP－MS全称是电感藕合等离子体质谱，它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器。
ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，在ICP－MS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。
质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同质核比（m/z）的离子通过来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度。
ICP－MS的发展已经有20年的历史了，在长期的发展中，人们不断的将新的技术应用于ICP－MS的设计中，形成了各类ICP－MS。
ICP－MS主要分为以下几类：四极杆ICP－MS，高分辨ICP－MS（磁质谱），ICP－tof－MS。
本文主要介绍四极杆ICP－MS。
主要组成部分图1是ICP－MS的主要组成模块。
样品通过离子源离子化，形成离子流，通过接口进入真空系统，在离子镜中，负离子、中性粒子以及光子被拦截，而正离子正常通过，并且达到聚焦的效果。
在分析器中，仪器通过改变分析器参数的设置，仅使我们感兴趣的核质比的元素离子顺利通过并且进入检测器，在检测器中对进入的离子个数进行计数，得到了最终的元素的含量。
各部分功能和原理1.离子源离子源是产生等离子体并使样品离子化的部分，离子源结构如图2所示，主要包括RF图 2 离子源的组成工作线圈、等离子体、进样系统和气路控制四个组成部分。
样品通过进样系统导入，溶液样品通过雾化器等设备进入等离子体，气体样品直接导入等离子体，RF工作线圈为等离子体提供所需的能量，气路控制不断的产生新的等离子体，达到平衡状态，不断的电离新的离子。
电感耦合等离子体质谱ICP-MS的原理与操作
电感耦合等离子体质谱ICP-MS1.ICP-MS仪器介绍测定超痕量元素和同位素比值的仪器。
由样品引入系统、等离子体离子源系统、离子聚焦和传输系统、质量分析器系统和离子检测系统组成。
工作原理：样品经预处理后，采用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。
样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成带电荷的正离子，通过铜或镍取样锥收集的离子，在低真空约133.322帕压力下形成分子束，再通过1~2毫米直径的截取板进入质谱分析器，经滤质器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系，可测出元素的含量或同位素比值。
仪器优点：具有很低的检出限（达ng/ml或更低），基体效应小、谱线简单，能同时测定许多元素，动态线性范围宽及能快速测定同位素比值。
地质学中用于测定岩石、矿石、矿物、包裹体，地下水中微量、痕量和超痕量的金属元素，某些卤素元素、非金属元素及元素的同位素比值。
2.ICP产生原理ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的，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。
样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离，辅助气用来维持等离子体，需要量大约为1 L/min。
冷却气以切线方向引入外管，产生螺旋形气流，使负载线圈处外管的内壁得到冷却，冷却气流量为10-15 L/min。
使用氩气作为等离子气的原因：氩的第一电离能高于绝大多数元素的第一电离能(除He、F、Ne外)，且低于大多数元素的第二电离能(除Ca、Sr、Ba等)。
icp-ms电感耦合等离子质谱仪结构 -回复
icp-ms电感耦合等离子质谱仪结构-回复ICP-MS（inductively coupled plasma mass spectrometry）电感耦合等离子质谱仪是一种重要的仪器设备，它在分析化学领域中广泛应用。
今天我们将一步一步介绍ICP-MS的结构和工作原理。
第一部分：ICP-MS的基本原理ICP-MS是一种将电感耦合等离子体（ICP）技术与质谱分析相结合的仪器。
它的工作原理基于下面几个关键步骤：1. 产生等离子体：ICP-MS使用辉光放电产生高温、高能量的等离子体。
其中，辉光放电是通过在两个电极间施加高电压，使气体中的电子加速并与气体分子碰撞，从而激发气体分子中的电子，形成等离子体。
这个过程需要一个气体供应系统来提供等离子体所需的气体。
2. 离子的离散和分离：产生的等离子体会被导入质谱分析器中。
在分析器中，等离子体中的离子由于其质量/电荷比的不同，会受到磁场的作用而发生偏转。
这样，不同质量/电荷比的离子就可以被分离出来。
3. 离子的检测：分离的离子会依次进入离子检测器中。
离子检测器往往是一个电子倍增器，它可以将离子的信号放大，并转换为电信号。
这样，我们就可以通过测量电信号的强度和时间，来确定离子的质量/电荷比。
以上就是ICP-MS的基本工作原理，下面我们将介绍ICP-MS的具体结构。
第二部分：ICP-MS的结构ICP-MS的主要组成部分包括：气体装置、进样系统、辉光放电器、接口区、质谱分析器和离子检测器。
下面我们将逐一介绍这些部分。
1. 气体装置：气体装置是ICP-MS中十分重要的部分，它用于提供产生等离子体所需的气体。
一般来说，氩气是最常用的气体。
气体装置还包括气体流量控制和气体净化系统，以确保气体的纯度和稳定性。
2. 进样系统：进样系统用于将待测样品引入等离子体中进行分析。
常用的进样方式包括喷雾进样和气雾进样等。
3. 辉光放电器：辉光放电器是产生等离子体的关键设备。
它通常是一个导电的圆柱体，承受高频电场的激励，从而促使等离子体产生。
ICP-MS的原理和使用
维护保养（视具体情况而定）
1、定期更换泵管（样品管和废液管，如果有老化的情况就 更换）
2、定期清洗样品锥、截取锥、嵌片、雾化器（如果连续做 的话，一周以上就需要清洗，样品锥和截取锥清洗的时 候放在纯水中超声30分钟）
维护保养
3、定期清洗矩管和中心管（清洗的时候拆下来用5%的 HNO3浸泡过夜）
原理：
（2）通过ICP-MS的接口将等离子体中的离子有效传 输到质谱仪； （3）质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同 质核比（m/z）的离子通过来检测到某个离子的强度， 进而分析计算出某种元素的强度。
ICP-MS灵敏度非常高，可以测量ppb及ppb以下浓度 的微量元素。
总结起来：
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 计算各种离子的数目
ICP-MS仪器的结构
ICP-MS的结构
（１）电感耦合等离子体:样品引入系统；离子源 （２）接口:采样锥；截取锥 （３）质谱:离子透镜系统；四级杆离子过滤器；检测器
1.样品引入系统
溶液气动或超声方式引入 电热蒸发方式引入 激光或火花方式引入 气体发生方式引入
注：大多数ICP-MS以气动雾化器为标准附件（雾化效率 低，1%，但使用方便，稳定性好，易于与自动进样器联 用）
Channel(通道)改成3，Measurement Mode(测定模式)改 成KED或STD，更前面对应，左下部的Number of sweeps(扫描次数)改成40。
样品分析
（3）Standards(标准)：输入标准溶液的名称和对应的浓 度；
（4）Quantification(定量)：在Internal standard项下 在内标元素后选“using as Internal Standard”，在 待测元素后把它对应的内标元素选上。
ICP-MS的原理和使用
Байду номын сангаас
2017-2-9
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主要内容
一、原理 二、结构 三、使用和注意事项
四、日常维护
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ICP-MS仪器的原理
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A
ICP-MS：
全称是电感耦合等离子体-质谱法 (Inductively coupled plasma-Mass Spectrometry)
它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器，它 能同时测定几十种痕量无机元素，可进行同位素分析、 单元素和多元素分析，以及有机物中金属元素的形态分 析。
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2、点火：
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仪器的准备
（3）检查并确认进样系统（炬管、雾化室、雾化器、泵 管等）是否正确安装。 （4）上好样品管和废液管，检漏； （5）点击Instrument Control 左上角的“ON”点火； （6）点火后，先用娃哈哈的水冲洗5min，再用 2%HNO3冲洗5min，稳定仪器，同时注意观察进液和出 液是否顺畅。
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仪器的准备
（7）仪器稳定后点左上角的“RUN（运行）”，从 样品管吸入调谐液，观察灵敏度，灵敏度指标：在 STD下，最佳状态是：7Li≥5万；59Co≥10万； 115In≥21万；238U≥30万。如果在STD模式下灵 敏度达不到，可以做一个Autotune（自动调谐）
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A
仪器的准备
（8）如果STD模式下灵敏度正常，打开氦气钢瓶主阀， 调节分压到0.2-0.3MPa，从STD模式切换到KED模式， 点顶部的“Restart”观察：59CO>3万； 59CO/35Cl.16O>18万。如果灵敏度正常，可以在KED 模式下做一次Autotune（自动调谐）然后测样品。
ICP—MS原理及两款常用质谱分析仪器比较
ICP—MS原理及两款常用质谱分析仪器比较摘要：ICP-MS是目前痕量和超痕量元素分析的重要手段，质谱技术发展到现在有20多种型号的质谱分析仪器，本文介绍ICP-MS基本工作原理，并选择Agilent7700CX和Thermo iCAP Q两款常用分析仪器做简要比较。
关键词：ICP-MS；Agilent7700CX；Thermo Fisher iCAP Q一、ICP-MS分析原理样品由载气（氩气）带入雾化器系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化和离子化，产生的离子经过采样锥和截取锥进入真空系统，经过离子镜聚焦，由四级杆质谱计依据质荷比进行分离。
经过质谱计的离子用电子倍增管计数，所产生的信号由计算机处理，根据质谱峰的位置及元素浓度与计数强度的关系，进行试样中元素的定性和定量分析。
二、分论1.ICP-MS仪器构造ICP-MS仪器构造分为两类，落地式和台式，Agilent7700CX 和Thermo Fisher iCAP Q 都采用台式（桌上型）设计，机械泵放置于仪器外部，利于仪器散热，便于噪音分离。
ICP-MS的真空系统由机械泵和分子泵来提供，分子泵集成在主机上，机械泵通过管子和仪器相连，提供第一级真空，气压维持在<2mba。
2.进样系统Agilent7700CX在进样器上增加了HMI设计，HMI大大提高等离子体解离样品基体的能力，与常规ICP-MS仪器相比，其耐盐能力提高了十倍以上，并且几乎可以消除高基体造成的信号抑制现象。
Peltier制冷控温的进样系统，提高仪器稳定性和有机溶剂分析能力。
两种雾化器都能减低多原子干扰离子的生成。
两家的雾化器都是可以拆卸的，两家公司都配置了多样类型的进样装置以供客户选择。
对于其他类型的进样分析，以下几种雾化器可以选择：耐HF酸的惰性雾化器（HF inert nebulizer）、PTFE材质的Burgener同心雾化器（Concentric Burgener PTFE）、聚酰胺材质的同心雾化器（Concentric Polyamide）和低流速雾化器等。
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。
ICPMS原理介绍
ICPMS原理介绍ICP-MS中⽂培训资料1理论原理2硬件组成及功能讲解ICP-MS原理部分概述ICP－MS是⼀种灵敏度⾮常⾼的元素分析仪器，可以测量溶液中含量在ppb或ppb以下的微量元素。
⼴泛应⽤于半导体、地质、环境以及⽣物制药等⾏业中。
ICP－MS全称是电感藕合等离⼦体质谱，它是⼀种将ICP技术和质谱结合在⼀起的分析仪器。
ICP利⽤在电感线圈上施加的强⼤功率的⾼频射频信号在线圈内部形成⾼温等离⼦体，并通过⽓体的推动，保证了等离⼦体的平衡和持续电离，在ICP－MS 中，ICP起到离⼦源的作⽤，⾼温的等离⼦体使⼤多数样品中的元素都电离出⼀个电⼦⽽形成了⼀价正离⼦。
质谱是⼀个质量筛选和分析器，通过选择不同质核⽐（m/z）的离⼦通过来检测到某个离⼦的强度，进⽽分析计算出某种元素的强度。
ICP－MS的发展已经有20年的历史了，在长期的发展中，⼈们不断的将新的技术应⽤于ICP－MS的设计中，形成了各类ICP －MS。
ICP－MS主要分为以下⼏类：四极杆ICP－MS，⾼分辨ICP－MS（磁质谱），ICP－tof－MS。
本⽂主要介绍四极杆ICP－MS。
主要组成部分图1是ICP－MS的主要组成模块。
图1 ICP－MS主要组成模块样品通过离⼦源离⼦化，形成离⼦流，通过接⼝进⼊真空系统，在离⼦镜中，负离⼦、中性粒⼦以及光⼦被拦截，⽽正离⼦正常通过，并且达到聚焦的效果。
在分析器中，仪器通过改变分析器参数的设置，仅使我们感兴趣的核质⽐的元素离⼦顺利通过并且进⼊检测器，在检测器中对进⼊的离⼦个数进⾏计数，得到了最终的元素的含量。
各部分功能和原理1.离⼦源离⼦源是产⽣等离⼦体并使样品离⼦化的部分，离⼦源结构如图2所⽰，主要包括RF图 2 离⼦源的组成⼯作线圈、等离⼦体、进样系统和⽓路控制四个组成部分。
样品通过进样系统导⼊，溶液样品通过雾化器等设备进⼊等离⼦体，⽓体样品直接导⼊等离⼦体，RF⼯作线圈为等离⼦体提供所需的能量，⽓路控制不断的产⽣新的等离⼦体，达到平衡状态，不断的电离新的离⼦。
icp-ms 工作原理
icp-ms 工作原理ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）是一种高灵敏度、高选择性和高分辨率的分析技术，广泛应用于地质、环境、生物、医药、食品等领域。
ICP-MS的工作原理主要包括样品的离子化、质谱分析和数据采集三个步骤。
首先，样品被喷入电感耦合等离子体（ICP）中，通过高温等离子体的作用，样品中的原子和分子被离子化。
这一步骤称为离子化，它使得样品中的元素得以离子化成为带电离子。
ICP的高温和高能量能够将样品中的大部分元素离子化，因此ICP-MS具有较高的离子化效率。
其次，离子化的样品被导入质谱仪中进行分析。
在质谱仪中，离子化的样品首先经过质子反应区，其中与气体相互作用，形成临时的化合物离子。
然后，这些化合物离子通过质子反应区被转化为阳离子，进入质谱仪的质子转移反应区。
在质子转移反应区，样品中的离子被分离并加速，使得它们能够进入质谱仪的质谱分析器。
最后，质谱分析器对离子进行质谱分析，并将其转化为质谱图谱。
在质谱分析器中，质谱图谱可以根据离子的质量/电荷比进行分辨，不同的元素或同位素会在不同的质谱图谱位置上出现。
通过检测质谱图谱中各个峰的强度和位置，可以确定样品中不同元素的含量和同位素的丰度。
总的来说，ICP-MS的工作原理是通过离子化、质谱分析和数据采集三个步骤来实现对样品中元素含量和同位素丰度的分析。
ICP-MS具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点，可以同时分析多种元素和同位素，因此在地质、环境、生物、医药、食品等领域有着广泛的应用前景。
在实际应用中，ICP-MS不仅可以用于元素含量的测定，还可以用于同位素比值的测定。
例如，在地质领域，ICP-MS可以用于测定地球岩石和矿石中的稀有元素和同位素，从而揭示地球演化的历史和过程。
在环境领域，ICP-MS可以用于监测大气、水体和土壤中的污染物元素的含量和同位素组成，从而评估环境质量和污染程度。
在生物、医药和食品领域，ICP-MS可以用于分析生物样品、药物和食品中的微量元素和同位素，从而评估其安全性和质量。
电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的原理及其应用
四级杆
四级杆由四根平行的金属棒组成。 ---一对金属棒上加上正的直流（DC） 电压和射频（RF）电压。 ---另一对金属棒上加上负的直流电 压和反相RF电压。 这些电压形成的电场使得离子以螺 旋状轨迹在四级杆中运动。 对给定的DC和RF电压，只有具有特 定质荷比的离子能通过质量过滤器达到检 测器，所有其他的离子与金属棒碰撞被吸 收。 改变电压，不同质荷比的离子依次 通过到达检测器。
在分析实验室广泛应用的原子光谱测定技术中 ，ICP-MS由于 在速度 、灵敏度 、动态范围和元素测量范围中的优势而处于独一 无二的地位（见表 1）。能够快速测量高浓度的元素（µg/L 到 mg/L 或者 ppb 到 ppm 级 ） 的特点使其成为 ICP- OES（电感耦合 等离子体发射光谱仪）的可行的替代方法。同时，ICP-MS 在许多 痕量和超痕量元素测定中超越了GFAAS (石墨炉原子吸收光谱法) 的检出能力（ng/L 或 ppt 浓度 ）。
（2）ICP 中离子的形成 ：样品气溶胶在一个充满氩气的石英管 或 “ 炬管 ” 中形成后进入等离子体 ，炬管位于通有高压 、 高频 电流和带冷却的铜线中间，电流产生的强磁场引发自由电子和氩气 原子的碰撞，产生更多的电子和离子 ，最终形成稳定的高温等离子 体。
ICP
雾化气 及样品
高温等离子 体-产生离子
ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的射频信号在线圈包围区 域形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和 持续电离，在ICP-MS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使 大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。
质谱是一个质量筛选器，通过选择不同质核比（m/z） 的离子通过并到达检测器，来检测某个离子的强度，进 而分析计算出某种元素的强度。
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Agilent 4500 - #1 selling ICP-MS worldwide 1995 -1998 inclusive!!
Source - Myers & Assoc Market Study 2/99
Agilent 7500 Series
2000年：第六代产品，Agilent7500系列, 按专业应用区分：
ICP-MS的基本原理与Agilent 7700介绍
什么是ICP-MS? 一种强有力的无机元素分析技术
ICP - Inductively Coupled Plasma 电感耦合等离子体 质谱的高温离子源 样品蒸发、解离、原子化、电离等过程
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MS - Mass Spectrometer 质谱
四极杆快速扫描质谱仪 通过高速顺序扫描分离测定所有
安捷伦电感耦合等离子体质谱仪 （7700 ICPMS）原理介绍
安捷伦科技 生命科学与化学分析仪器部
ICP-MS 简介
ICP-MS 全 称 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 （Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），可分析几乎地球上所有元素（Li-U）
元素 高速双通道模式检测器对四极杆
分离后的离子进行检测
Ar 等离子体中各元素的电离特性
氩的第一电离能高于绝大多数元素的第一电离能(除He、F、Ne外)，且低于大多数元素的第二电离能(除Ca、Sr、Ba等)。
。 因此，大多数元素在氩气等离子体环境中，只能电离成单电荷离子，进而可以很容易地由质谱仪器分离并加以检测
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等离子体色谱软件
1999年：HP4500按专业应用分为100型，200型，300型。
2003年：第九代产品Agilent 7500ce
应用于海水、临床、医药、环保及联用技术和形态分析，高性能
2007年：第十代产品Agilent 7500cx
HMI系统使仪器在高基体样品分析中更加稳定，高效
2009 Agilent 7700 series ICP-MS 上市
ICP-MS的应用领域分布
ICP-MS技术是80年代发展起来的新的分析测试技术。它以将ICP的高温（8000K ）电离特性与四极杆质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的最强 有力的元素分析、同位素分析和形态分析技术。
该技术提供了极低的检出限、极宽的动态线性范围、谱线简单、干扰少、分析精 密度高、分析速度快以及可提供同位素信息等分析特性。
高离子传输效率、耐高盐接口
ICP-MS的组成：进样系统、离子源、接口、离子透镜、八极杆碰撞反应池、四极杆滤质器、检测器、真空系统
进样系统– HMI 高基体系统
进样系统采用: • 低样品提升量 (约0.15mL/min) • 雾室温度采用Peltier 制冷装置控
温
HMI 高基体系统 (High Matrix Introduction), 可根据样品基体中 的含盐量在软件中自动选择等离 子体条件，大大提高ICP-MS的耐 盐性。
Agilent 4500 Series
第一台台式ICP-MS
1998年：第五代产品，HP4500+；发明Plasma-Chrom软件，
使ICPMS与色谱技术联用实现一体化，使形态分析成为标准技术
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核工业: 5% •核燃料的分析 •放射性同位素的分析 •初级冷却水的污染分析
化工，石化等: 4% •R&D •QA/QC
地质学: 2% •金属材料，合金等 •土壤、矿石、沉积物 •同位素比的研究 •激光熔蚀直接分析固 体样品
医药及生理分析6% •头发、全血、血清、尿样、 生物组织等 •医药研究，药品质量控制 •药理药效等的生物过程研究
自1984年第一台商品仪器问世以来，这项技术已从最初在地质科学研究的应用迅 速发展到广泛应用于环境保护、半导体、生物、医学、冶金、石油、核材料分析 等领域。
被称为当代分析技术最激动人心的发展。
安捷伦ICPMS的发展历史
1987年: 第一代产品，第一台计算机控制ICPMS仪器，型号PMS-100。
1988年：第二代产品，型号PMS-200,高基体分析接口。
法医，公安等: 1% •射击残留物分析 •特征材料的定性 •来源分析 •毒性分析
环境: 49% •饮用水、海水、环境水资源 •食品、卫生防疫、商检等 •土壤、污泥、固体废物 •生产过程QA/QC，质量控制 •烟草／酒类质量控制, 鉴别真伪等 •Hg, As, Pb, Sn等的价态形态分析
半导体: 33% •高纯金属(电极) •高纯试剂(酸,碱,有机) •Si 晶片的超痕量杂质 •光刻胶和清洗剂
Agilent 7700 ICP-MS 系统详图
离轴偏转透镜
池气体入口
第3代八极杆反应池 系统 (ORS3)
高基体进样系统 (HMI) 稀释气入口
快速同时双模式检 测器 (9 个数量级线 性动态范围)
低流速进样 半导体冷却控温雾室
高频率 (3MHz) 双 曲面四极杆
高性能真空系统
高速频率匹配的 27MHz 射 频发生器
7500a：基本配置；7500i：快速、大量样品分析；7500s：半导体行业专用；
2001年：第七代产品，Agilent 7500c第一代八极杆反应池系统
应用于环保、海水、临床、医药等高基体样品的分析及联用技术和形态分析 2002年：第八代产品，Agilent 7500cs，第二代八极杆反应池系统 应用于半导体高纯样品及其他高基体样品的分析
1990年：第三代产品，型号PMS-2000。技术发明：Omega离轴偏转透镜
“被证明优于采用中心光子阻挡片的透镜"－《电感耦合等离子体质谱手册》
1992年：发明专利屏敝炬系统（ShieldTorch）
应用于半导体行业ppt级K, Ca, Fe等元素的测定
1994年：第四代产品，型号HP4500。
ShieldTorch Interface