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ICP-MS原理介紹

2021.5.26

ICP-MS所用電離源是感應(yīng)耦合等離子體(ICP),它與原子發(fā)射光譜儀所用的ICP是一樣的,其主體是一個由三層石英套管組成的炬管,炬管上端繞有負(fù)載線圈,三層管從里到外分別通載氣,輔助氣和冷卻氣,負(fù)載線圈由高頻電源耦合供電,產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場。如果通過高頻裝置使氬氣電離,則氬離子和電子在電磁場作用下又會與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子,形成渦流。強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高溫,瞬間使氬氣形成溫度可達(dá)10000k的等離子焰炬。樣品由載氣帶入等離子體焰炬會發(fā)生蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離,輔助氣用來維持等離子體,需要量大約為1 L/min。冷卻氣以切線方向引入外管,產(chǎn)生螺旋形氣流,使負(fù)載線圈處外管的內(nèi)壁得到冷卻,冷卻氣流量為10-15 L/min。
最常用的進(jìn)樣方式是利用同心型或直角型氣動霧化器產(chǎn)生氣溶膠,在載氣載帶下噴入焰炬,樣品進(jìn)樣量大約為1 mL/min,是靠蠕動泵送入霧化器的。
在負(fù)載線圈上面約10 mm處,焰炬溫度大約為8000 K,在這么高的溫度下,電離能低于7 eV的元素完全電離,電離能低于10.5 eV的元素電離度大于20%。由于大部分重要的元素電離能低于10.5 eV,因此具有很高的靈敏度,少數(shù)電離能較高的元素,如C、O、Cl、Br等也能檢測,只是靈敏度較低。
ICP-MS由ICP焰炬,接口裝置和質(zhì)譜儀三部分組成;若使其具有好的工作狀態(tài),必須設(shè)置各部分的工作條件。

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