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Composición estructural y acción del espectrómetro de masas de plasma
Fecha:2025-12-14Leer:5
El espectrómetro de masas de plasma es un instrumento de análisis con plasma como fuente de iones y espectrómetro de masas como detector, que se utiliza comúnmente para el análisis cuantitativo de trazas de metales y algunos elementos no metálicos. El principio de funcionamiento se puede describir brevemente de la siguiente manera: atomizar la muestra, introducirla en un plasma de alta temperatura (generalmente plasma acoplado inductivamente, icp) e ionizarla, produciendo iones metálicos con carga positiva; Estos iones se separan por el espectrómetro de masas a la relación calidad - carga (m / z), se convierten en señales eléctricas por el detector y se calibran para lograr un análisis cuantitativo. El ICP - MS es conocido por sus límites de detección extremadamente bajos, su amplio rango lineal, su excelente capacidad de análisis multielemento y su fuerte antiinterferencia, y es uno de los medios de análisis "estándar de oro" en los campos del medio ambiente, la geoquímica, la biomedicina y los materiales.
Espectrómetro de masas de plasmaLos principales componentes estructurales son:
1. fuente de plasma
El plasma acoplado inductivamente (icp) es una fuente común. Los plasmas de alta temperatura que trabajan en unos 6.000 a 8.000 k se estimulan mediante acoplamiento por radiofrecuencia y continúan produciendo gases ionizados (generalmente argón).
El plasma es capaz de atomizar e ionizar las muestras de manera eficiente y la eficiencia de ionización de la mayoría de los elementos bajo múltiples isótopos es relativamente estable.
2. sistema de inyección y atomización
Las muestras suelen entrar en el plasma en forma de atomización, y los sistemas de atomización comunes incluyen atomizadores de pulverización, introducción asistida por horno de grafito, etc. La eficiencia de la atomización afecta la intensidad y estabilidad de la señal.
En el caso de las muestras sólidas, a menudo es necesario un tratamiento previo o una introducción directa (por ejemplo, ICP - MS - la inyección directa de sólidos en las muestras se puede lograr en algunos instrumentos, pero la práctica habitual sigue siendo disolver las muestras sólidas en líquidos).
3. sistema de espectrometría de masas
Los espectrómetros de masas comunes son los espectrómetros de masas de cuatro polos, la espectrometría de masas de tiempo de vuelo (tof - ms) y los sistemas de espectrometría de masas bipolar / multipolar. El cuadrupolo ICP - Ms (qqq, o ICP - ms) es un modelo ampliamente utilizado con buena selectividad y sensibilidad.
La separación de la relación masa - carga controla los canales iónicos a través de un campo eléctrico, asegurando que los iones específicos de M / z pueden entrar en el detector.
4. sistema de detección y procesamiento de señales
- Por lo general, se utilizan tubos multiplicadores electrónicos (emt) o contadores de iones para detectar señales iónicas, que se amplifican y entran en la unidad de procesamiento de datos.
El sistema de datos incluye la corrección de fondo, el ajuste de la curva estándar, el análisis de la relación isotópica (como el método de dilución de posición) y el módulo de control de calidad.
5. suministro de gas y limpieza del sistema
Los sistemas de gas suelen utilizar argón de alta pureza, que incluye sistemas de boquilla, vaciado y bombeo. El sistema requiere un buen sellado y limpieza para evitar la contaminación y la deposición de carbono.
Flujo de trabajo del espectrómetro de masas de plasma:
1. preparación de muestras
- convertir muestras sólidas o líquidas en formas líquidas atomizables mediante digestión ácida, dilución, emparejamiento de sustratos, adición estándar interna, etc., si es necesario. Evitar la contaminación y la migración de elementos es la clave.
2. Introducción y atomización
Las muestras entran en la zona de plasma a través del atomizador, y la eficiencia de atomización y la tasa de ionización determinan conjuntamente la intensidad de la señal.
3. ionización y atomización
Las muestras se someten a atomización e ionización en plasma de alta temperatura, formando iones cargados y luego entrando en el sistema de espectrometría de masas.
4. separación y detección de espectrometría de masas
Los iones se separan en el espectrómetro de masas de acuerdo con la relación masa - carga, los iones específicos de M / Z se detectan selectivamente y la señal se amplifica y se convierte en información cuantitativa.
5. procesamiento de datos y salida de resultados
Establecer la curva de calibración mediante el método de calibración externa, el método de adición estándar o el método de dilución isotópica, realizar la corrección de fondo y la corrección de interferencia, y exportar la concentración y la incertidumbre de los elementos.