现代仪器分析实验课ICP-MS介绍-2011+(1)
ICP-MS简介
DNA杂交检测
蛋 白 酶 检 测
பைடு நூலகம்
抗体标记
• 可以用稀土金属标记抗体形成免疫复合物用排 阻色谱与电感耦合等离子体质谱检测（SECICP-MS）。 • 主要用于测定肿瘤标志物蛋白，如α -甲胎蛋 白(AFP),人绒毛膜促性腺激素 (hCG),癌胚胎 抗原 (CEA), 卵巢肿瘤抗原 (CA125/MUC16), 胃肠道肿瘤抗原 (CA19-9).
使用抗体标记过程
The end!
Thanks very much!!!
ICP-MS主要分为以下几种：
• 四极杆ICP-MS • 高分辨ICP-MS（磁质谱） • ICP-Tof-MS（飞行时间）
ICP由于其高温特性，顺其自然的成为了无 机质谱（元素分析）中理想的离子源，在 采用ICP作为离子源的无机质谱中，按照质 量筛选器的种类，分成上述三种，其中最 成熟也是应用最广泛的就是四级杆质谱。
?四极杆icpms?高分辨icpms磁质谱?icptofms飞行时间icp由于其高温特性顺其自然的成为了无机质谱元素分析中理想的离子源在采用icp作为离子源的无机质谱中按照质量筛选器的种类分成上述三种量筛选器的种类分成上述三种其中最成熟也是应用最广泛的就是四级杆质谱
ICP-MS
• ICP-MS全称是电感耦合等离子体质谱（ InductivelyCoupled Plasma-Mass Spectrometry），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 荷比（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。
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。
ICPMS原理介绍(doc X页)
ICPMS原理介绍（doc X页）ICP-MS中文培训资料1理论原理2硬件组成及功能讲解1ICP-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。
接口离子镜分析器离子源检测器图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2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仪器的结构组成及每个部分的作用
icp-ms仪器的结构组成及每个部分的作用
ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）仪器是一种现代化的化学分析设备，由以下几个部分组成：
1.进样系统：用于将样品引入仪器中进行分析。
主要由进样器、气体通道和注射泵等组成。
2.电感耦合等离子体：是本仪器的核心部件。
其作用是通过高频电磁场将气体离子化以达到分析的目的。
3.质谱分析器：用于分析和检测样品中的元素和同位素。
主要由离子镜、聚焦镜和检测器等部分组成。
4.离子逸出系统：用于控制和调节样品中离子的逸出速度和流速，以保证分析结果的准确性和精确度。
5.数据处理系统：用于获取，存储和处理仪器生成的数据。
主要由电路板、计算机和软件等组成。
以上是ICP-MS仪器的主要结构组成及每个部分的作用。
1ICP-MS原理介绍
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。
下面对X－7ICP－MS的具体部件进行介绍。
【精品】icp-ms讲解解析PPT课件
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。
四极杆是一个顺序质量分析器，必须依次对感兴趣的质量进
行扫描，并在一个测量周期内采集离子,其扫描速度很快，大约
每100毫秒可扫描整个元素覆盖的质量范围。
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，
正离子被拉出并按其质荷比分离；
检测器将离子转化为电子脉冲，然后由积分测量线路计数；
电子脉冲的大小与样品中分析离子的浓度有关，通过与已知的
缺点：样品制备困难，分析速度慢
常规离子源效率低
ICP-AES + SSMS
ICP-MS
2. 元素分析的质谱时代
Biblioteka 1980, Houk & Fassel首次发表ICP-MS联用技术的工作
(两级真空接口技术，Ames Lab., Iowa Univer., USA)
1983, “匹兹堡化学年会”，第一台ICP-MS商品仪面世
前者要求在高真空和常温条件下工作（质谱技术要求离子在运
动中不产生碰撞），而后者则是在常压下工作。如何将高温、
常压下的等离子体中的离子有效地传输到高真空、常温下的质
谱仪，这是接口技术所要解决的难题。必须使足够多的等离子
体在这两个压力差别非常大的区域之间有效传输，而且在离子
传输的全过程中，不应该产生任何影响最终分析结果可靠性的
综述
7.4 ICP-MS简介
仪器分析仪器分析课程组第七章原子发射光谱法第七章原子发射光谱法•7.1 AES 基本原理*•7.2 AES光谱仪–光源（电弧、电火花、等离子体*）–仪器•7.3 AES分析方法–定性分析–定量分析*•7.4 ICP-MS 简介•电感耦合等离子体质谱Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry–以ICP为离子源的质谱分析技术。
–超痕量无机元素和同位素测定的理想方法，快速定性和半定量分析、全定量分析、同位素比测定。
•四极杆（Quadrupole）质量分析器–两组四极杆（双曲面）分别施加直流DC、射频RF电压。
++++在一定DC/RF作用下，仅对应m/z的离子能到达收集器，被检测，其他离子飞出四极杆电磁场，或与电极杆碰撞、中和，被滤掉。
•ICP-MS 的特点与应用ICP-MS 在元素分析中的应用ICP-MS 优点a. 多同位素同时测定b. 检出限低、灵敏度高c. 线性范围宽d.分析速度快•ICP-MS的应用示例-元素形态分析–GC-ICP-MS联用➢同位素稀释（isotope dilution）、➢固相萃取（SPE）；➢分离、检测无机锡、一丁基锡、二丁基锡以及三丁基锡。
Talanta2014, 14: 576.•ICP-MS 的应用示例-生物分析–质谱流式细胞分析Science, 2011, 332: 687.➢稀土同位素（REEs ）标记抗体等报告分子、➢ICP-TOF-MS 测定标记；➢多参数的单细胞分析、➢评价单细胞的生物异质性、➢细胞生物学和癌症研究。
•ICP-MS 的应用示例-生物分析–生物元素成像、质谱成像→医学成像技术•分子在细胞或组织中的“结构、空间与时间分布”信息。
Anal. Chem. 2017, 89: 22.➢鼠脑切片、➢激光剥蚀（LA ）-ICP-MS 扫描、测定、➢伤愈过程中Fe 、Cu含量及分布的变化。
7.4 ICP-MS—小结•ICP-MS•四极杆（Quadrupole）质量分析器•ICP-MS的特点与应用。
电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的原理及其应用
– 同位素信息 – 同位素稀释法和同位素比值法
13
13
第一台商品化的仪器 Houk 等人在 1980 年撰写了一本重要著作 阐述了实现ICP-MS
技术的可能性。随后，在 20 世纪 80 年代第一台商品化的系统出现 。 这些系统起源于已有的两种技术：氩气 ICP（ 已经应用于 ICP-OES 系统 ），和四级杆质谱仪（ 已经应用于气相色谱／质谱 (GC-MS) 领域和残留气体的分析中 ）。
ICP-MS 能测量几乎所有的样品，并且实现了一次采集完成多 元素同时测定，同时提供同位素的信息，形态分析是 ICP-MS 发展 最快的领域之一，即色谱技术与 ICP-MS 的联用，其中 ICP-MS 作 为检测器测定样品中元素的化学价态，这些性能有助于实现 ICPMS 在所有领域的广泛应用，而且确立了 ICP-MS 在痕量金属检测 技术中的首要地位。
（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
包含两个水冷的金属锥（通常为镍制）， 两个锥之间的真空度为2 mbar 左右；
---样品锥（锥口直径1 mm） 等离子体的样品中心通道
---截取锥（锥口直径0.7 mm） 减少进入到离子透镜和质量过滤器的气 体组分。
（4）离子透镜和质量过滤：离子透镜加 上特定的电压，使来自等离子体的正离子被 转向和聚焦，对准质量过滤器入口。
离子离开四级杆后不能直接被 检测，信号必须首先被放大。
(完整word版)ICP-MS原理部分..
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。
下面对X－7ICP－MS的具体部件进行介绍。
ICP-MS的原理和使用
ICP-MS的使用和注意事项
ICP-MS的原理和使用
仪器的使用
一、仪器的准备： 1、开机抽真空： 抽到Penning 压力 小于6.0×10-7mbar。 长时间不用抽真空约需 一天一夜，一般只需要 一晚上。抽真空的过程 中涡轮泵速一般都保持 在999.98。
ICP-MS的原理和使用
5、计算机专用，定期备份数据。 6、测定的时候冬天空调可以开成制冷，20℃左右，防
止机械泵过热自动保护熄火了。
ICP-MS的原理和使用
谢谢！
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 ICP-MS的原理和使用
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
ICP-MS的原理和使用
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。
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）
ICP-MS的原理和使用
原理：
（1）在ICP-MS中，ICP起到离子源的作用，ICP利用在 电感线圈上施加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，被分析样品由蠕动泵送入雾化器形成气溶 胶，由载气带入等离子体焰炬中心区，发生蒸发、分解、 激发和电离。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。
ICPMS讲解PPT课件
药物分析与质量评价实验室
目的和要求
1、掌握ICP-MS的特点 2、熟悉ICP-MS的基本结构 3、了解ICP-MS的应用
一、ICP-MS简介
电感耦合等离子体质谱，即ICP-MS （Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），它以独特的接口技术 将ICP的高温（8000K）电离特性与四极 杆质谱仪灵敏快速扫描的优点相结合， 形成了一种新型的元素和同位素分析技 术
首先，样品通过一定的方式变成气溶胶 状态进入等离子体高温中心通道，ICP作 为质谱的高温离子源（8000K），样品在 高温中心通道经过蒸发、解离、原子化、 电离等过程后，绝大部分转化成带一个 正电荷的离子；
然后与电子、光子、氩（Ar）原子一起 以超声波速度通过采样锥膨胀，由于截 取锥后的提取透镜一般为负电压，样品 正离子被吸引通过截取锥小孔，而大量 Ar原子被机械泵抽走，电子被推斥向接 地截取锥而淹没；
ICP-MS在含砷、铋、铝和铂等药物的体 内药物分析中有很好的分析效果。特别 是对AAS无法测定的含铂类药物分析， ICP-MS更是理想的方法。
药物的一般杂质检查
现今通行的重金属限量检查和砷盐检查法 是在现代分析仪器问世前建立起来的，这 两类杂质对人体健康的危害较大。虽然药 典规定的方法通用性好，不需要昂贵的仪 器和训练有素的操作人员，但易受操作人 员主观影响；且样品用量大，无法进行定 量和分类分析；而加热或灰化等操作也易 引起挥发性元素的损失；
ICP-MS应用中存在的问题
ICP-MS作为一种新的分析技术，尽管在 各方面都表现出了不凡的优点，但其在 应用中存在的问题却不容忽视。如：信 号的波动，氧化物、双电荷离子、多原 子离子、同量异位素等因素的干扰等。
现代仪器分析实验课ICP-MS介绍-2011+(1)
离子有优先被丢失的倾向，而感兴
趣的离子和较轻的离子则有较稳定 的路径。因此，四极杆在负极杆平
面的作用又相当于一个低质量过滤
四级杆的二组极棒间离子分离的 平面侧视图 器。
电感耦合等离子体质谱
离子检测器
电感耦合等离子体质谱
离子检测器
通道式电子倍增器是ICP-MS仪器中最常用的离子检测器。 一端具有锥形开口的玻璃管，没有分立的打拿级。管和锥的内壁 均涂有氧化铅半导体涂层。当将一个电压跨接在管子的两端时，
。
电感耦合等离子体质谱
离子源—气溶胶
电感耦合等离子体质谱
离子源—石英炬管
炬管由三个同心石英玻璃管组成，炬管 的前端穿过高频线圈。外管通入冷却气以赶 走空气并使玻璃冷却。 中间管通入辅助气，可以调节等离子焰。 高频发生器向固定线圈提供高频电流， 高频电能通过线圈耦合到炬管内电离的氩气 中，产生高温等离子体。
体受高频电磁场作用，形成与耦合线圈同心的涡流区，强
大的电流产生的高热，从而形成火炬形状的并可以自持的
等离子体。
电感耦合等离子体质谱
感耦等离子体质谱分析过程
样品由载气(氩)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
离化成离子并通过适当的稳定或者变化的电场磁
场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与 否实现质荷比分离，并检测其强度后进行物质分 析的仪器。
电感耦合等离子体质谱
感耦等离子体质谱分析方法原理
感耦等离子体质谱分析是以射频发生器提供的高频能 量加到感应耦合线圈上，并将等离子炬管置于该线圈中心 ，因而在炬管中产生高频电磁场，用微电火花引燃，使通 入炬管中的氩气电离，产生电子和离子而导电，导电的气
ICPMS的原理和使用ppt课件
质谱分析器
ICP-MS采用的是三级动态真空系统，使真空逐 级达到要求值。采样锥与截取之间的第一级真空约 102Pa，由机械泵维持，离子透镜区为第二级真空 （10-4Pa），由扩散泵或涡轮分子泵实现，四极杆 和检测器部分为第三级真空（10-6Pa），也由扩散 泵或涡轮分子泵实现。
18
ICP-MS的使用 和注意事项
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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。
（5）Sample list(样品列表)：建序列
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样品分析
（9）点击Instrument Control 左上角的“OFF”， 熄火。熄火后先关闭氦气主阀，特别注意此时不 要马上关掉水冷机，观察软件左下角cooling glassware 直到变成standby，并听到仪器里面咔 嚓一声，并且RF Generator 下Plasma cooling water flow 从0.59变成0，此时可以关闭水冷机。 不需要点顶部的“Stop”，仪器会自动停止采集。
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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 22
7
ICP-MS仪器的结 构
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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
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实验
现代分析测试技术实验报告实验名称：电感耦合等离子-质谱(ICP-MS)测海链藻对微量金属元素的吸附量1. 实验目的1.1了解ICP-MS的基本原理；1.2掌握ICP-MS仪的结构及使用方法。
2. 实验原理ICP-MS 全称电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass ectrometry），可分析几乎地球上所有元素（Li-U）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。
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。
ICP-MS由等离子体发生器，雾化室，炬管，四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管（称为离子探测器或收集器）组成。
其工作原理是：雾化器将溶液样品送入等离子体光源，在高温下汽化,解离出离子化气体,通过镍取样锥收集的离子,在低真空压力下形成分子束,再通过截取板进入四极质谱分析器，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。
3. 仪器、试剂、样品预处理及制备3.1 仪器Agilent 7500 Series电感耦合等离子体质谱仪(美国安捷伦公司)；MK-III型光纤压力自控密闭微波消解系统(上海新科微波溶样测试技术研究所)；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)；Milli-Q型净水器(美国，Millipore公司)；DTG160型分析天平(上海天平仪器厂)；玛瑙研钵。
3.2 试剂浓硝酸；H2O2(30%)；硝酸钾配制N标准贮备液(10μmol/mL)；磷酸二氢钾配制P 标准贮备液(2μmol/mL)；氯化铵溶液（4.67 mol/L）。
icpms
张 宏 志
电感耦合等离子质谱分析技术及其应用
1. 概述
1.1 1.2 1.3 ICP—MS 起源 ICP—MS 发展 ICP—MS 仪器类型
2. 四级杆电感耦合等离子体质谱仪（ICP-QMS）结构与工作原理
2.1 基本原理 2.2 仪器基本结构
3. ICP-MS分析性能与方法
2痕量超痕量元素分析2地质岩矿样品土壤沉积物中元素分析消解方法及标准样品分析方法及质量控制3生物生物制剂及食品中的元素分析动植物环境样品生物药品与制剂中草药原料药及制剂4高纯材料及高纯试剂中元素分析半导体材料杂质高纯材料中超痕量稀土元素及铌钽杂质元素高纯试剂高纯水中杂质元素分析5公安法医等领域应用中毒案件快速分析如ashgpbbetl等毒品元素分析射击残留物分析如sbpb在射击人手上残留
2.2 仪器基本结构及组成
——检测器
将离子转换成电子脉冲信号，积分线路计 数，样品中分析离子浓度与脉冲信号大小 成正比，实现定量化分析。 （1）连续打拿极电子配增器(早期） （2）不连续打拿极电子配增器。 双模式：模拟信号与脉冲信号，线性109-、 1012。
澳大利亚ETP公司
PE DRC-e
VARIAN 820MS
3.2 分析方法
（１）定性分析 ——ＩＣＰ－ＭＳ是非常有用、快速且可靠方法。 （２）半定量分析 ——许多ＩＣＰ－ＭＳ带有半定量软件，依据元素的电离度和同位素丰度，建立 质量－－灵敏度曲线。 （３）定量分析 ①外标法 Ⅰ——标准溶液法。 Ⅱ——标准参考物制备标准物。 ②内标法 ——在样品和标准系列加入一种或几种元素，监测与校准信号的短期漂移和长期 飘移及基体校准。常用内标元素In，Ｒｈ和Ｒｅ。 ③标准加入法 ——样品分均等几份，加入不同浓度的标准溶液，积分作图，标准曲线在Ｘ轴上 截距，为样品浓度。 ④同位素稀释法 ——适于痕量和超痕量元素分析，标准物质定值。原理是在样品中加入某一被测 元素的稀释剂后，测定混合后同位素比值变化，计算出样品中该元素的浓度。
ICPMS
首先，样品通过一定的方式变成气溶胶 状态进入等离子体高温中心通道，ICP作 为质谱的高温离子源（8000K），样品在 高温中心通道经过蒸发、解离、原子化、 电离等过程后，绝大部分转化成带一个 正电荷的离子；
然后与电子、光子、氩（Ar）原子一起 以超声波速度通过采样锥膨胀，由于截 取锥后的提取透镜一般为负电压，样品 正离子被吸引通过截取锥小孔，而大量 Ar原子被机械泵抽走，电子被推斥向接 地截取锥而淹没；
离子源
离子源是感应耦合等离子体( ICP) ,与原 子发射光谱仪中的ICP 相同,主体是一个 由3 层石英套管组成的炬管,炬管上端绕 有负载线圈,线圈由高频电源耦合供电,能 产生垂直于线圈平面的磁场。
如果通过高频装置使氩(Ar) 气电离,则Ar 离子和电子在电磁场作用下又会与其它 Ar 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Ar 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时发生蒸发、 分解、激发和电离。
药物的一般杂质检查
现今通行的重金属限量检查和砷盐检查法 是在现代分析仪器问世前建立起来的，这 两类杂质对人体健康的危害较大。虽然药 典规定的方法通用性好，不需要昂贵的仪 器和训练有素的操作人员，但易受操作人 员主观影响；且样品用量大，无法进行定 量和分类分析；而加热或灰化等操作也易 引起挥发性元素的损失；
正离子从大气压等离子体进入真空系统 后，因同性相斥而膨胀，电聚焦透镜将 它们集中成一束进入透镜，再对正离子 进行之字形偏转，不带电的样品基体、 中子、光子与样品正离子进一步分离并 撞击仪器壁而消除；然后正离子进入四 极杆滤质系统，并按荷质比不同将其按 顺序分离。 MS部分为四极快速扫描质谱仪，从ppq 到1000ppm直接测定。
ICPMS介绍
(a) 通气
等离子体工作原理
(b) 加电磁场
(c) 点
火
(d) 碰撞电离
(e) 形成ICP
样品溶液在ICP中的历程
气溶胶 M(H2O)+X固体 (MX)n 气体 MX 原子 M 离子 M+
Induction zone
2. ICP与MS的接口(Interface)
离子的提取
采样锥(sampling cone) 截取锥(skimmer cone)
➢ 应用范围：地质研究
Key Point: 连续高压离子源和质谱真空室之间的接口技术
3. 元素分析的质谱时代
1980, Houk & Fassel首次发表ICP-MS联用技术的工作
(两级真空接口技术，Ames Lab., Iowa Univer., USA)
1983, “匹兹堡化学年会”，第一台ICP-MS商品仪面世
双聚焦扇形磁场质谱 ( Double-focused Magnetic-Sector Mass Spectrometer )
ICP-Mபைடு நூலகம்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 II: ICP-MS系统组成及工作原理
原子质谱分析包括下面几个步骤：
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
ICP-MS介绍..ppt课件
Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS)
同时测定痕量多元素的无机质谱技术
1
Introduction
从分析的对象看，质谱法可以分为原子质 谱法和分子质谱法。原子质谱法又称无机质谱法， 是将单质离子按照质荷比的不同进行分离和检测 的方法。它广泛应用于物质试样中元素的识别和 浓度测定。
5
ICP-MS检测限及质量分析范围
6
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
雾化器
高速气流在毛细管尖形成负压，带动样 品溶液从管尖喷出雾化为小液滴
雾室
液滴与雾室内壁碰撞，较大的液滴聚集
为废液流出；较小的液滴分散为气溶胶
进入ICP 毛样
To ICP
细品
管传
口输
易效
堵率
塞低
(<4%)
回旋型单通路雾室
Meinhard同心玻璃 雾化器
27
流动注射进样
➢ 样品用量少 ➢ 对溶液TDS和粘
陶瓷、矿物、核材料、食品）
缺点：检测限较差 基体干扰严重 定量校准方法不理想
仪器原理
D. GuntherU et. Al., Spectrochimica Acta Part B 54 1999 381-409 31
ICP-MS原理知识
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。
下面对X－7ICP－MS的具体部件进行介绍。
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•ICP－MS的概念出现在1970年，主要基于以下原因：
• ICP－AES快速发展后对下一代多元素测定仪器的需要。 • ICP－AES分析基体干扰严重。尤其在地球化学分析中，不能满 足痕量元素的分析。 • 调查后得出结论，原子质谱分析是唯一能在周期表中覆盖大部分 元素，对元素具有一致的灵敏度的基本质谱技术。 • 当时的火花源质谱法进样方式不理想；不能简单快速地得到谱图 数据。在离子源和输出系统都需要从根本上做新的改变。
(d)
32S16O
H2SO4
质谱干扰—难熔氧化物干扰
难熔氧化物离子是由于样品基体不完全解离或是由于在等
离子体尾焰中解离元素再结合而产生的。
无论它们产生的原因是什么，其结果都是在M+峰后M加上 质量单位为 16的倍数处出现干扰峰，如： 16(MO+)，32(MO2+)
棒。若适当地选择射频和直流电压，则只有给定的m/z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。
电感耦合等离子体质谱
质量分析器
在正极棒平面 (图a)中，较轻的
离子有被过分偏转并与极棒相撞的 倾向，而感兴趣的离子和较重的离
子则有稳定的路径。四极杆的作用
美国安捷伦公司 ICP－MS
•GC-ICP-MS Interface •LC-ICP-MS Interface
Angilent 7500 系列 ICP－MS
电感耦合等离子体质谱
仪器及主要部件
电感耦合等离子体质谱仪由离子源、质量分析器、检测系 统、 真空系统组成。
ICP－MS原理示意图 电感耦合等离子体质谱
质谱干扰
非质谱干扰 (基体效应)
抑制和增强效应 高含量总溶解固体引起的物理效应
电感耦合等离子体质谱
质谱干扰—同量异位素干扰
当两个元素的同位素具有相同质量时就存在同量异位素干 扰。
一般而论，具有奇数质量的同位素不受质谱重叠干扰，而
具有偶数质量的许多同位素则相反。在m/z=36以下，不存在同 量异位素峰干扰。 同量异位素重叠干扰除了来自样品基体或溶样酸中的元素 外，还有一些来自等离子体用的Ar气以及液Ar中的杂质，如Kr
主要部件
真空系统 两级真空 三级真空
辅助系统
透镜系统
透镜自动聚焦系统 离轴偏转系统 高性能接口技术 模拟、脉冲计数自动识别采集
电子学与控制系统
电感耦合等离子体质谱
离子源
ICP作为质谱计的离子源很好地解决了离子源设计中碰到 的两个基本问题：
• 获得了可控又无污染的适当高温环境，该环境是进样条件和
电感耦合等离子体质谱
1.1 质谱技术的发展
1983年第一台商品ICP－MS仪器问世。两种仪器：
英国VG同位素有限公司Plasma Quad 加拿大Sciex公司Elan(PE)
目前主要的仪器公司 美国热电集团 美国Perkinelmer公司 美国安捷伦公司
美国瓦里安公司(已并入安捷伦公司)
仪器及主要部件
电感耦合等离子体质谱
仪器及主要部件
直接进样 超声雾化进样 高效去溶雾化进样 流动注射进样 液相色谱进样 悬浮液雾化进样 氢化物发生进样 气相色谱进样
液体进样
进样系统
气体进样
固体进样
激光烧蚀(LA) 电热蒸发(ETV) 探针直接进样 火花烧蚀
电感耦合等离子体质谱
仪器及主要部件
ICP 冷等离子体ICP ICP与GD自动切换 四级杆 六级杆 磁式双聚焦 飞行时间 通道式电子倍增器 Daly检测器 法拉第杯 电感耦合等离子体质谱
。
电感耦合等离子体质谱
离子源—气溶胶
电感耦合等离子体质谱
离子源—石英炬管
炬管由三个同心石英玻璃管组成，炬管 的前端穿过高频线圈。外管通入冷却气以赶 走空气并使玻璃冷却。 中间管通入辅助气，可以调节等离子焰。 高频发生器向固定线圈提供高频电流， 高频电能通过线圈耦合到炬管内电离的氩气 中，产生高温等离子体。
• 动态反应池技术 Dynamic Reaction Cell
• 轴向场技术 Axial Field Technology
PE ELAN DRC II • 动态带宽调谐 Dynamic Bandpass Tuning
电感耦合等离子体质谱
美国 Varian ICP－MS
Varian's ion mirror reflects the ion beam through 90 degrees 电感耦合等离子体质谱
感耦等离子体 inductively coupled plasma 将高频能量加到与等离子炬管耦合的线圈上所形成的 炬焰，简称ICP。 射频发生器 radio frequency generator 给耦合线圈和等离子体提供高频能量的射频功率源。
电感耦合等离子体质谱
质谱仪器分析原理
质谱仪器是一类能使物质粒子 (原子、分子 )
电感耦合等离子体质谱
质谱干扰—多原子离子干扰
电感耦合等离子体质谱
(a)
2. 干扰
40Ar16O
H O H O 22 22
40Ar40Ar
(b)
HNO3
32~80 m/z 区间的质谱图 (a) H2O2 (b) HNO3
(c) HCl
(c)
35CI16O 37CI16O
(d) H2SO4
HCl
纵坐标满量程为 2000 计数/s， 30~40 m/z 区间被跳过。
离化成离子并通过适当的稳定或者变化的电场磁
场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与 否实现质荷比分离，并检测其强度后进行物质分 析的仪器。
电感耦合等离子体质谱
感耦等离子体质谱分析方法原理
感耦等离子体质谱分析是以射频发生器提供的高频能 量加到感应耦合线圈上，并将等离子炬管置于该线圈中心 ，因而在炬管中产生高频电磁场，用微电火花引燃，使通 入炬管中的氩气电离，产生电子和离子而导电，导电的气
相当于一个高质量过滤器。 在负极棒平面(图b)中，较重的
离子有优先被丢失的倾向，而感兴
趣的离子和较轻的离子则有较稳定 的路径。因此，四极杆在负极杆平
面的作用又相当于一个低质量过滤
四级杆的二组极棒间离子分离的 平面侧视图 器。
电感耦合等离子体质谱
离子检测器
电感耦合等离子体质谱
离子检测器
通道式电子倍增器是ICP-MS仪器中最常用的离子检测器。 一端具有锥形开口的玻璃管，没有分立的打拿级。管和锥的内壁 均涂有氧化铅半导体涂层。当将一个电压跨接在管子的两端时，
电感耦合等离子体质谱
离子提取系统—结构示意图
电感耦合等离子体质谱
质量分析器—四级杆
四根笔直的 金属或表面镀有 金属的极棒与轴 线平行并等距离 地悬置着。棒的 理想表面具有双 曲面形，但实际 上常用近似双曲 面的圆棒取代。 极棒的制造和安装要求都很高，尺寸公差要求 10 µm 或更小 。相对的两级连接在一起。
电感耦合等离子体质谱
质量分析器—四级杆
幅度为U和V的
直流和射频电压分别
施加在每根极棒上。 一对极棒为正，另一
对极棒为负。施加在
每对极棒上的电压都 具有同样的幅度，但
符号相反，即有180
度的相差。
电感耦合等离子体质谱
质量分析器
被分析的离子沿轴向被引进四级杆装置的一端，其速度由它们的能量
和质量决定。施加的射频电压使所有离子偏转进入一个振荡路径而通过极
和惰性气体外的大部分元素 元素同位素分析—可进行同位素分析 线性范围宽—达8个数量级，从ppt-ppm，可用单标法 定量 检出限低—可达ppt(10-14)水平 干扰相对较少—与同类型其他仪器比较
多种技术联用—色谱、流动注射、激光烧蚀
电感耦合等离子体质谱
电感耦合等离子体质谱
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry
电感耦合等离子体质谱
离子源—炬管和感应线圈
电感耦合等离子体质谱
离子源—温度分布
电感耦合等离子体质谱
离子源
电感耦合等离子体质谱
ICP进样界面接口—采样锥和截取锥
采样锥和截取锥 锥孔直径0.75～1.2mm 采样锥界面
镍锥的特性： 优异的热传导性 优异的耐化学腐蚀性 优异的导电性能 易于机械加工
，Xe等。
电感耦合等离子体质谱
质谱干扰—同量异位素干扰
电感耦合等离子体质谱
质谱干扰—多原子离子干扰
由两个或更多的原子结合而成的短寿命的复合离子，如 ArO＋。 在实际工作中。“多原子”或“加合物”离子干扰比元 素的同量异位素重叠干扰更为严重。
多原子离子峰明显地存在于82 m/z以下。
多原子离子的形成取决于多种因素：
电感耦合等离子体质谱
离子源—气溶胶
试样经雾化器后形成气溶胶，气溶胶由直径大小不等的 微小液滴组成，气动雾化器所产生的气溶胶的粒径具有高度 的分散性 。
对用于质谱计的ICP，要求气溶胶液滴的平均直径小于
10 µm ，只有一小部分液滴能够满足要求。大的液滴都经由
雾室作为废液排掉了。因此同心气动雾化器的雾化效率较低
酸和样品基体的性质
离子提取的几何位置
等离子体及雾化系统的操作参数
电感耦合等离子体质谱
质谱干扰—多原子离子干扰
一般而论，最严重的多原子离子干扰是C，H，O，N， S，Cl的最高丰度同位素与Ar形成的多原子离子 。 许多多原子离子干扰是由形成的含 O和 H的多原子离子 直接引起的。 O 和 H由溶液中的水蒸气解离产生，其浓度很 高。若设法减少进入等离子体中的水蒸气的量，那么，这些 离子的干扰将会大大减小。这很容易用一个恒温雾室来予以 实现。