ICPMS淺談（一）

近年來，ICP-MS產品不斷推陳出新，應用領域也日趨擴大。目前ICP-MS有了哪些技術創新？可以幫助用戶實現解決哪些新問題？在ICP-MS的操作、維護上有哪些經驗可以借鑒？本刊特別策劃“ICP-MS技術論壇”，并邀請到用戶專家和知名ICP-MS供應商的專家講述他們對于ICP-MS的理解。

1、 您認為近年來ICP-MS在設計上主要有哪些技術創新？

嚴冬：近年來ICPMS在設計上引入了諸多技術創新。

PlasmaLokZL技術

近年來逐漸被廣泛使用的自激式射頻發生器可以實現變頻自動電阻匹配，使得等離子體具有了更強的耐受性，2010年推出納秒級射頻發生器可以立即適應水相樣品和有機樣品之間的切換。PlasmaLokZL技術提供了更為寬廣的樣品分析領域；PlasmaLok兩端都由一個幾乎是幅度相同而電位相差180°的射頻電源驅動，這種驅動方式被稱為平衡射頻驅動（如圖1），主要特點是：離子的動能與等離子體的電位相對獨立，無須考慮中心噴射管內的氣體流動、等離子體的功率和樣品基體成分的變化。因此在水相、有機相、固體樣品不同類型樣品切換時，等離子體不熄滅，不同類型樣品切換時，質譜參數無需重新優化。另外，平衡射頻驅動無需屏蔽裝置來消除二次放電引起的干擾，省去了屏蔽裝置的維護和更換成本。

三錐四極桿偏轉組合設計

全新的三錐四極桿偏轉組合設計（如圖2），可以使離子束通過三錐接口和四級桿離子偏轉器進行聚焦，獲得更高效的傳輸率。這種組合設計最大程度地去除了中性組分和光子，從而使儀器的漂移最小，使儀器即使是分析最具挑戰的高鹽有機基體也可以獲得異乎尋常的長時間穩定性，同時這種設計使得ICP-MS很少需要重新校準，標準曲線長時間不變可以獲得最大的儀器運行有效時間和優異的工作效率。

三錐設計除了具有一對采樣錐和截取錐外，還具有一個對離子束最大限度提取的超截取錐（Hyper Skimmer）。獨特的兩級降壓設計保證了離子的膨脹擴散更小，從而使得樣品在儀器內部的沉積更少。另外，由于三個錐從不需要調節電壓，而且置于真空室外，可以對其快速、方便地拆卸，清洗和更換，大大減少儀器停機時間，提高了儀器的使用效率。

四級桿離子偏轉器設計，使離子束發生90度偏轉，最大限度地保證分析離子進入到四極桿，而所有中性組分完全去除。這一設計確保所有離子和中性組分永遠不會碰撞到質譜內任何組件表面，保證了質譜優異的穩定性，并且無需清洗，大大降低了儀器的使用成本。而三錐四極桿偏轉組合，使得這兩種設計的優 勢均發揮到了最佳狀態。

通用池技術

2010年推出的通用池技術（Universal Cell Technology，UCT）提供了基于動能甄別的碰撞池和基于四級桿質量過濾的反應池于一身的通用池技術。該技術根據樣品需要消除干擾的水平和檢出限的不同，可以給ICP-MS提供三種不同的分析模式：標準模式，碰撞模式和反應模式。其特點如下：1.采用“主動排空”設計完全排除通用池中的殘留氣體。只需把通用池關閉，就可以使ICP-MS運行真正的標準模式，徹底杜絕了老式“被動排空”設計的儀器在“標準模式下”也需要使用動能甄別（KED）來降低殘留氣體帶來的潛在干擾，導致靈敏度下降的現象；2. 基于動能甄別（KED）碰撞模式適用于半定量分析，環境樣品和未知樣品測試，UCT中的碰撞模式提供了高性能和簡單性的完美結合。碰撞模式通過向池中通入一種簡單的無反應性的氣體與分析物和干擾物進行碰撞，由于一般情況下干擾物的體積要大于分析物，所以在進行大量的碰撞后干擾物的能量要低于分析物，池中的反向電場將能量低的擋住，讓能量高的通過。雖然分析物在碰撞中也會損失但干擾物損失的更多，從而提高了信噪比，部分元素可以獲得比標準模式更好的檢出限；3. 基于質量過濾的反應模式可以提供極低的檢出限（即使是最復雜的基體），在消除所有干擾的同時靈敏度很少下降或沒有下降。反應模式是通過向池中通入少量的具有反應活性的氣體，該氣體僅與干擾物反應使之變為電中性物質而消除，而未反應的氣體和反應副產物則通過池中的四極桿過濾掉，只允許待分析的離子進入到質量分析器中，從而可以使用任何反應性的氣體。

在有些應用領域，如食品分析或水體分析（美國EPA200.8測定應用水）需要在分析痕量元素的同時分析常量元素。雖然ICP-MS有9個數量級的檢測能力，但過高的濃度仍然會使得檢測器飽和。動態反應池或通用池所具備的選擇性稀釋技術能很好地實現常量元素與痕量元素的同時分析。如圖3所示，動態反應池或通用池內的四極桿和主四極桿是同軸串聯的。在測定超高含量元素時，不向池中通入任何氣體的情況下調節池中四極桿的直流和交流電壓，使其與主四極桿的質量掃描同步。進而在大幅提高質譜分辨率的同時，對超高含量元素起到選擇性稀釋作用。應用此技術，可以在一次分析中實現痕量元素（pg/L）和超高含量元素（1000mg/L）的同時測定。