上世纪60年代末期,采用电感耦合等离子体源的原子光谱技术成为当时应用于微量元素分析的一项非常有前途的技术(尹明等,1997;Greenfiield et al.,1964;Wendt 与Fassel,1965)。1970年许多公司深入的参与了该技术的研究,直至1974年才由美国Applied Research Laboratories生产出第一台商品机,该仪器用于溶液分析,广泛应用至今。
1970年人们注意到使用当时的光谱仪分析岩石样品中的微量元素遇到高浓度基体(高于30%)而会出现特殊问题。因光谱中普遍出现基体元素的弱线,由于基体浓度高,也会对微量元素产生明显的干扰,这种情况对富含谱线的基体元素Ca、Al、Fe等来说,产生的干扰尤为严重。这种潜在的制约因素存在促使人们寻求其它的多元素微量分析方法,但应保留ICP-AES具有的样品易于引进和快速分析等特点。
在各种多元素分析的波谱分析中,Gray(Gray,1989a)提到只有质谱法能满足谱图简单、分辨率适中和较低检出现的要求,这也正是复杂基体微量测试所要求的。采用真空射频火花(RF)为离子源的火花质谱法(SSMS)也应用于微量元素分析。它可提供固体样品中10-6或者更低的检出限。在它谱图中,每个元素的同位素仅提供很少的单电荷离子、多电荷离子和简单的多原子峰。只有很少的由基体元素产生的离子峰干扰微量元素的测试。离子源限制了SSMS广泛应用。这就要求(1)所采用的离子源能使样品尽可能完全解离。(2)能产生高产率的单电荷离子,但多原子碎片和多电荷离子的产率要尽可能的低。在常规离子源操作条件下,在真空中很难控制能量向样品传输。既要使难熔基体元素适当解离,又要避免使电离能低的元素二次及更高次电离是非常困难的(尹明与李冰译,1997年)。
经过尝试,认为常压电流(DC)和射频(RF)等离子体在发射光谱中的应用显示这种作用,特别是ICP作为发射源使等离子体中分析物有效电离能够满足新一代仪器源的要求。同时也注意到惰性气体在大气压下的电等离子体可能是一个很好的离子源。因此人们采用四极杆质量分析器和通道式离子检测器开展可行性研究。Gray(Gray,1974,1975)发表了直流等离子体的研究结果。一些项目研究也随之在美国和加拿大两国开展,美国研究人员主要采用ICP,而加拿大研究人员采用微波诱导等离子体(MIP)(Douglas与French,1981),后来也改用ICP(Douglas,1983)。在此期间美、英建立了密切的项目合作关系,共同解决ICP与MS结合时的一系列关键技术问题(Houk等1980;Date和Gray,1981;Douglas, 1983;Gray,1985a,1986a,1989a),包括:(1)由于ICP高温射频场带来的问题;(2)高温等离子体与质谱的接口问题;(3)如何降低等离子体对地电位问题等(王小如等,2005)。而这些问题的集中于必须提供一个样品入射孔,其坚固耐用的程度足以在等离子体中心通道和相应温度下的真空系统之间形成界面,同时入射孔也要足够大,以避免在它前面形成一个冷界面层。这就要求孔径不小于0.2mm,还要改进设备提取气体能力(尹明与李冰译,1997年)。1981年Gray在Surrey实验室设计完成了ICP源上所预期性能的设备,获得了第一张ICP谱图(Gray,1982;Date和Gray,1983a;Gray和Date,1983;Gray,1986a)。
1983年英国VG公司与加拿大Sciex公司首次推出
ICP-MS,1984年在用户实验室才首次安装
ICP-MS。在此以后
ICP-MS在化学分析中广泛应用开来。