電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，簡稱ICP-MS)是一種高靈敏度、高精確度的分析儀器，用于元素分析和定量測量。它將電感耦合等離子體(ICP)和質(zhì)譜(MS)結(jié)合起來，能夠?qū)悠分械母鞣N元素進行分析和檢測。

　　工作原理

　　ICP-MS主要包括以下幾個主要步驟：

　　1.電感耦合等離子體(ICP)產(chǎn)生：通過在氬氣環(huán)境下施加高頻電場，將樣品中的氣體轉(zhuǎn)化為高溫等離子體。ICP通常在數(shù)千攝氏度的溫度下運行，使得樣品中的原子被激發(fā)或電離。

　　2.離子抽?。和ㄟ^引入氣體流動并設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妶?，將在等離子體中形成的離子抽取出來。

　　3.質(zhì)譜分析：離子從抽取系統(tǒng)中進入質(zhì)譜部分。在這里，離子會經(jīng)過質(zhì)量分析器，根據(jù)它們的質(zhì)荷比(m/z)來分離和選擇。質(zhì)譜器可以使用磁場、電場和/或飛行時間原理進行質(zhì)譜分析。

　　4.檢測和數(shù)據(jù)處理：質(zhì)譜儀使用離子檢測器來檢測離子，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。這些信號經(jīng)過放大和數(shù)字化后，進行數(shù)據(jù)處理和分析得到最終結(jié)果。

　　ICP-MS原理圖

　　等離子體

　　等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。

　　等離子體是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過巧妙設(shè)計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體物理的發(fā)展為材料、能源、信息、環(huán)境空間，空間物理，地球物理等科學(xué)的進一步發(fā)展提新的技術(shù)和工藝。

　　電感耦合

　　電感耦合是指一種雷電與電纜之間的電磁感效應(yīng)。

　　耦合亦稱“交連”。耦合現(xiàn)象就是兩個或兩個以上電路構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)時，其中某一電路的電流或電壓發(fā)生變化，影響其他電路發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。也就是說，通過耦合的作用，將某一電路的能量(或信息)傳輸?shù)狡渌娐分腥?。在電子放大電路中，級間的交連都是依靠耦合電路來實現(xiàn)的。實現(xiàn)耦合的條件是，電路間必須有公共阻抗存在。

　　應(yīng)用

　　1.地球科學(xué)：用于土壤、巖石和水樣品中的元素分析，研究地球演化、環(huán)境污染等問題。

　　2.環(huán)境科學(xué)：用于環(huán)境樣品中有毒元素(如重金屬)的監(jiān)測與分析，研究環(huán)境污染與健康風(fēng)險。

　　3.生命科學(xué)：用于生物體內(nèi)的微量元素分析，如血液、尿液和組織樣品，研究相關(guān)健康問題。

　　4.食品安全：用于食品中微量元素的檢測與分析，如重金屬、農(nóng)藥殘留等。

　　5.藥物研發(fā)：用于對藥物中的元素進行定量分析和質(zhì)量控制。

　　ICP-MS是一種復(fù)雜的分析技術(shù)，操作和維護相對較為復(fù)雜。在使用時，需嚴(yán)格遵循操作規(guī)程和安全操作要求。

　　操作流程

　　(1)準(zhǔn)備工作：

　　●開啟ICP-MS設(shè)備并進行系統(tǒng)預(yù)熱，確保設(shè)備穩(wěn)定。

　　●檢查離子源、質(zhì)譜儀部件和氣體供應(yīng)是否正常。

　　●準(zhǔn)備樣品溶液并進行稀釋(如果需要)。

　　(2)樣品進樣：

　　●將準(zhǔn)備好的樣品溶液通過自動進樣系統(tǒng)或手動裝樣器輸入ICP-MS設(shè)備。

　　●確保進樣系統(tǒng)和裝樣器干凈，避免交叉污染。

　　(3)設(shè)置參數(shù)：

　　●根據(jù)樣品性質(zhì)和需要檢測的元素，設(shè)置ICP-MS的工作參數(shù)，如離子源電流、氣體流量、質(zhì)譜儀掃描范圍等。

　　●確保參數(shù)設(shè)置正確并穩(wěn)定。

　　(4)校準(zhǔn)與質(zhì)控：

　　●進行ICP-MS的校準(zhǔn)和質(zhì)控，確保儀器準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

　　●使用標(biāo)準(zhǔn)溶液進行校準(zhǔn)，同時運行質(zhì)控樣品監(jiān)測儀器性能。

　　(5)數(shù)據(jù)采集：

　　●啟動ICP-MS設(shè)備，開始數(shù)據(jù)采集。

　　●監(jiān)控信號強度、背景信號和靈敏度，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

　　(6)數(shù)據(jù)處理：

　　●對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，生成結(jié)果報告。

　　●可以使用ICP-MS設(shè)備自帶的軟件或者其他數(shù)據(jù)處理軟件進行分析。

　　(7)清洗與維護：

　　●在實驗結(jié)束后，對ICP-MS設(shè)備進行清洗和維護，確保設(shè)備長期穩(wěn)定運行。

　　●清洗離子源、管道和部件，注意維護設(shè)備的各個部分。