ICPMS原理部分.doc

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ICP-MS原理部分..
ICP-MS 原理部分
概述
ICP－MS 是一种灵敏度非常高的元素分析仪器，可以测的雾化器可以提供最大高达
20％的耐盐性， 但是由于在等离
子产生后通过的采样锥和截取锥的孔径非常的小，样品中溶质量必须小于
％，最好小于
％因此，雾化器的耐盐性并不能提高
ICP－ MS 的耐盐性，所以同心圆雾化器是一种比较
理想的雾化器。
由于等离子体对直径较大的微粒的放电效率较差，
因此要求进入炬管的气溶胶状的样品
液滴有均匀和细小的几何尺寸。
为了达到这个目的， 仪器中采用了雾室，
雾室是一个气体流
过的通道，当气溶胶通过时，直径大于
10um 的液滴将被冷凝下来，从废液管排出。雾室的
另一个目的是柔化雾化器喷出的气溶胶，
最终使其均匀的进入等离子体。
目前主要的雾室设
计是圆柱型雾室，在 X － 7ICP －MS 中采用的是一种独特的锥型雾室，雾化气溶胶在雾室中
撞击到一个玻璃球上，大直径的液滴将被沉积下来，从玻璃球上流下，
并被到处雾室， 较小
的液滴绕过玻璃球， 从雾室尖端的小孔中流出。 这种雾室的设计很好的避免了死体积的影响。
等离子体炬管
炬管是产生等离子体装置，炬管的主要结构如下图 5 所示：
图 5 等离子体炬管
炬管主要有三层结构，外层的叫做外管，其次是内管，中间的是中心管。外管中通的是
大流量的氩气，叫做冷却气，冷却气提供给等离子体气体源源不断的 Ar 原子，在等离子体
中不断的电离放热，产生的 Ar 离子在射频线圈中振荡碰撞，从而维持了很高的温度，伴随
着大量离子留出等离子体，又有很多 Ar 原子流入，从而达到了一种平衡。冷却气的流量大
概为 13～ 15L/min 。在内管中流动的气体叫做辅助气，也是氩气，它的作用是给等离子体火
焰向前的推力， 实现不断的电离，也很好的了中心管，以免过高的温度使其熔化。 辅助气的
流量为 ～ 1L/min 。中心管中流出的是从雾室排出的样品溶液的气溶胶。
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从图 5 可以看到溶液气溶胶在中心管中随着接近火焰在形态上的改变。气溶胶－ >干化（固体颗粒）－ >气化（气体）－ >原子化（化合物离解）－ >离子化（电离成 1 价离子）。图 6 也说明了炬管的结构和等离子体工作原理， 等离子体工作时， 首先提供强大的射频电压
到 RF 工作线圈，然后利用高压使气体放电产生火化，少量离子在电磁场作用下聚集并相互碰撞，很快就使更多的原子电离，最终形成了稳定的火焰。
图 6 等离子体火焰的产生 炬管详细结构
冷却和气体控制
由于等离子的高温（高达