一文看懂电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)

HaHa

一、ICP-MS介绍




1.ICP-MS介绍
ICP-MS全称为电感耦合等离子体质谱仪（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。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。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。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。



2.ICP-MS构成
a.电感耦合等离子体:样品引入系统;离子源
b.接口:采样锥;截取锥
c.质谱:离子透镜系统;四级杆离子过滤器;检测器



3. ICP-MS分类
• 四极杆（Quadrupole）
• 扇形场（Sector Field）
• 飞行时间（Time of Flight）
• 离子阱（Ion Trap）

4. ICP-MS优点
-可测定的元素面宽；可达80余元素;
-多元素同时测定，包括同位素分析，有机物中金属元素的形态分析;
-灵敏度高、检出限低；10-9左右提高到10-12g/mL的水平；
-选择性好、谱线干扰少；
-动态线性范围宽：可达8个数量级。

5.ICP-MS应用
(1)水环境的监测分析
(2)土壤环境的监测分析
(3)半导体行业材料杂质分析
(4)钢铁及有色金属分析
(5)石油化工分析
(6)法医公安分析
(7)核工业分析

二、ICP-MS检测标准及测定方法




1. ICP-MS检测标准
-HJ 657-2013空气和废气颗粒物中铅等金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法
-HJ 700-2014水质65种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法
-HJ 766-2015固体废物 金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法
-HJ 803-2016土壤和沉积物12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 30903-2014无机化工产品 杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)
-GB/T 35828-2018化妆品中铬、砷、镉、锑、铅的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 33351.1-2016电子电气产品中砷、铍、锑的测定 第1部分：电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 8647.11-2019镍化学分析方法 第11部分镁、铝、锰、钴、铜、锌、镉、锡、锑、铅、铋含量的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 5121.28-2021铜及铜合金化学分析方法 第28部分：铬、铁、锰、钴、镍、锌、砷、硒、银、镉、锡、锑、碲、铅和铋含量的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 17418.7-2010地球化学样品中贵金属分析方法 第7部分：铂族元素量的测定 镍锍试金-电感耦合等离子体质谱法

2. ICP-MS常用的测定方法
(1)通过谱线的质荷之比进行定性分析；
(2)通过谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围，即半定量分析，不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%；
(3)用标准溶液校正而进行定量分析，这是在日常分析工作中应用最为广泛的功能；
(4)同位素比测定是ICP-MS的一个重要功能，可用于地质学、生物学及中医药学研究上的追踪来源的研究及同位素示踪。

三、ICP-MS检测案列
案例一：水质分析
背景信息：鉴别是否符合电子级水



测试方法：GB/T 11446.1-2013电子级水
测试结果：

测试项目	单位	测试结果	EW-Ⅱ标准值	单项判定
铜(Cu)	μg/L	0.44	≤1	符合
锌(Zn)	μg/L	0.22	≤1	符合
镍(Ni)	μg/L	0.49	≤1	符合
钠(Na)	μg/L	1.52	≤2	符合
钾(K)	μg/L	1.00	≤2	符合
铁(Fe)	μg/L	0.10	---	---
铅(Pb)	μg/L	＜0.01	---	---

测试结论：该水质符合EW-Ⅱ电子级水。

案例二：化妆品有害物质分析
背景信息：鉴别该化妆品是否符合《化妆品安全技术规范》（2015年版）



测试方法：《化妆品安全技术规范》（2015年版）第四章1.6电感耦合等离子体质谱法
测试结果：

检验项目	单位	检验结果	方法检出浓度	限值
汞	mg/kg	<0.0033	0.0033	≤1
铅	mg/kg	0.125	0.090	≤10
砷	mg/kg	<0.0033	0.0033	≤2
镉	mg/kg	<0.0033	0.0033	≤5

测试结论：理化检验项目铅、砷、汞、镉均符合《化妆品安全技术规范》2015年版的限值规定。




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