PE铂金埃尔默(珀金埃尔默,PerkinElmer)生产的ICPMS(电感耦合等离子体质谱仪,ICP-MS)是一种高灵敏度、高分辨率的分析仪器,其工作原理基于电感耦合等离子体技术和质谱分析技术的结合。以下是对其工作原理的详细阐述:
一、基本工作原理
ICP-MS的工作原理是根据被测元素通过一定形式进入高频等离子体中,在高温下电离成离子。这些离子经过离子光学透镜聚焦后,进入质量分析器(如四极杆质谱分析器)按照荷质比进行分离。通过检测特定荷质比的离子数目,可以实现对元素的定量分析。
二、仪器构成及功能
1.离子源:高频振荡器产生的高频电流通过耦合系统连接在等离子体发生管上端的铜制内部水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有三个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道环绕等离子体,起稳定等离子体炬及冷却石英管壁的作用。工作气体(Ar)由中部的石英管道引入,启动高压放电装置让工作气体发生电离。被电离的气体经过高频感应圈时,线圈产生的巨大热能和交变磁场使电离气体的电子、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞,形成高温等离子体炬区。
2.样品处理与进样:样品通常以液态形式泵入雾化器,用氩气将样品转变成细颗粒的气溶胶。气溶胶中细颗粒的雾滴通过雾室后,大颗粒的雾滴成为废液被排出,细颗粒气溶胶则通过样品喷射管被传输到等离子体炬中。
3.离子化:在等离子体炬中,样品气溶胶经过去溶、蒸发、分解、离子化等步骤后变成一价正离子。
4.质量分析器:离子通过接口区(由采样锥和截取锥组成)引入质谱系统,经过离子透镜聚焦后进入四极杆质量过滤器。质量过滤器根据离子的荷质比进行分离,允许具有特定质荷比的待测元素离子进入检测器。
5.检测器:离子检测器将离子转换成电信号。目前常用的设计是离散打拿极检测器,在检测器纵向方向布置一系列的金属打拿极,电子被下一个打拿极吸引并发生电子倍增,产生强电子流。这些电信号通过数据处理系统测量,并应用标准溶液建立的ICP-MS校准曲线转换成待测元素的浓度。
三、工作特点
1.高灵敏度:ICP-MS能够检测纳克级元素浓度,具有很高的检测灵敏度。
2.高分辨率:在多元素分析中,ICP-MS能够同时测定多个元素的含量,具有较高的分辨率。
3.应用广泛:ICP-MS适用于地质、环境、生物、食品、医药等多个领域的元素分析和同位素分析任务。
PE铂金埃尔默ICPMS电感耦合等离子体质谱仪通过高频等离子体将样品元素离子化,并利用质谱分析技术实现对离子的分离和检测,从而实现对样品中元素的定量分析。其高灵敏度、高分辨率和广泛的应用领域使其成为科研和工业生产中不可少的分析工具。