ICP-MS(电感耦合等离子体-质谱)基本原理总结.ppt

检测系统 ICP-MS早期使用的检测器，也叫通道式电子倍增器，是一端具有锥形开口的玻璃管，其工作原理类似于一个光电倍增管，内表面涂有一种金属氧化物半导体类物质，当离子撞击其表面时，形成一个或多个二次电子，随着这些电子不断撞击新的涂层，发射出更多的二次电子，当检测正离子时，在其锥口部分加一负高压（3kV），而在靠近接收器的玻璃管的背部则保持接近地电位，内部涂层的电阻随位置不同而连续变化，当将一个电压跨接在管子的两端时，在管子内部存在一个连续的电压梯度，二次电子在玻璃管中可以向另一端运动，其结果是在一个离子撞击到检测器口内壁时，在接收器上将产生一个含有多达108个电子的不连续脉冲。 连续打拿极电子倍增器（continuous dynode electron multiplier） 检测系统 工作方式和连续通道式倍增器相似，但使用的是多个不连续的分立式打拿极实现电子增值，根据不同的应用，一般由12到24个分立打拿极组成，相应的工作增益是104到108之间，当来自四极杆的离子撞击第一个打拿极之前，先通过一个弯曲的路径，撞击第一个打拿极后，它释放二次电子，打拿极弟子路径的设计将二次电子加速到下一个打拿极，这个过程在每个打拿极上重复，产生电子脉冲，最终到达倍增器的接受器。 不连续打拿极电子倍增器（discrete dynode electron multiplier） 检测系统 不连续打拿极电子倍增器新技术 新型不连续打拿极电子倍增器也叫做活化膜（active film）电子倍增器。活化膜是一种新的打拿极材料，其特点是： （１）二次电子发射效率高，所以增益高，灵敏度高。 （２）在空气中稳定，可以储存数年。出厂保证有效期为不开启存放２年。 （３）动态范围宽。 （４）使用寿命增加。比常规CEM 检测器长35％到100％。 检测系统 检测器的测量方式： 数模拟和电子倍增器：模拟和脉冲交叉校准（cross calibration） 脉冲计数模式的线性范围一般在0～106counts/s，模拟在104～109counts/s。 这两种检测方式有一段交叉检测范围，即从104～106之间，可得到脉冲和模拟两种检测信号。这两种信号必须进行归一化，使两条直线合并为一条直线。这就需要做一种交叉校准，将模拟和脉冲输出量都统一为每秒脉冲计数。 交叉校准一般是根据已知的模拟电压和输出电流，计算出模拟和脉冲之间的转换系数，然后将模拟信号转换为脉冲信号。具体操作是选择合适浓度的调谐溶液（最好是含低中高不同质量代表元素的溶液，理论上讲，元素浓度应该使其计数大约在104到106之间。实际上一般选择计数大约为105，比如30ng/ml左右）。 检测系统 全数字电子倍增器 可以同时测量一个样品中高浓度和低浓度离子，有9个数量级的线性范围。与其它双模式检测器不同的是：它不需要进行脉冲和模拟的交叉校准。 控制部件 Signal Output 四极杆 Gain Control Ion to e 的转换 放大 + e- e- e- e- e- 全内置双机械泵 -减少占地 -降低噪声 双分子涡轮泵 - V-301 Navigator（280L/秒） - 一般只用到最大功率70%、陶瓷轴承 - 更长的寿命 - 抽速快，10min内启动完毕 - 实时记录运行日志 Varian 自己制造 －Varian是世界一流的真空泵提供者 Varian ICP-MS 真空系统 ICP-MS样品导入系统 ICP要求所有样品以气体、蒸汽和细雾滴的气溶胶或固体小颗粒的形式进入中心通道气流中。 样品导入的三大类型： 溶液气溶胶进样系统 （气动雾化或超声雾化法） 气体进样系统 （氢化物发生、电热气化、激光烧蚀以及气相色谱等） 固体粉末进样系统 （粉末或固体直接插入或吹入等离子体） ICP-MS样品导入系统 目前最常用最基本的样品导入系统还是气动雾化进样系统，大多数ICP-MS系统都将气动雾化器作为标准配件，其主要组成部分为： 蠕动泵 雾化器 雾室 一般对进样系统的要求： 雾化效率高，雾化器不易堵塞； 尽可能减少溶剂导入，以减少氧化物和其它干扰（通常采 用半导体制冷的双层雾室系统）； 进样管路的长度尽可能短，减少记忆效应； 进样系统应外置，便于操作、更换或清洗。 ICP-MS样品导入系统 气动雾化器溶液的提升可以利用汶丘里效应(Venturi)造成的负压自动提升，亦可用蠕动泵来