主题：【分享】ICPMS的定量与定性分析

一、定性分析 ( Qualitative analysis)
      ICP - MS 是一个非常有用、快速而且比较可靠的定性手段。采用扫描方式能在很短时间内获得全质量范围或所选择质量范围内的质谱信息。依据谱图上出现的峰可以判断存在的元素和可能的干扰。当分析前对样品基体缺乏了解时, 可以在定量分析前先进行快速的定性检查。商品仪器提供的定性分析软件比较方便。一些软件可同时显示几个谱图, 并可进行谱图间的差减以消除背景。纵坐标 ( 强度) 通常可被扩展, 也可选择性地显示不同的质量段, 以便详细地观察每个谱图。
二、半定量分析 ( Semi - quantitative analysis)
      许多 ICP - MS 仪器都有半定量分析软件。依据元素的电离度和同位素丰度, 建立一条较为平滑的质量 - 灵敏度曲线。该响应曲线通常用适当分布在整个质量范围内的 6 ～8个元素来确定。对于每个元素的响应要进行同位素丰度、浓度和电离度的校正。从校正数据上可得到拟合的二次曲线。未知样品中所有元素的半定量结果都可以根据此响应曲线求出, 其准确度为 ( - 59% ) ～ ( + 112% ) , 精密度 RSD 为 5% ～50% 。和定量分析一样,每次分析前必须重新确定校准曲线。因为响应曲线的形状与仪器的最佳化方式关系很大。除了曲线的形状外, 曲线位置的偏移 ( 灵敏度) 也可能随仪器每次的设置而不同。偏移的大小可通过测量质量居中的一个元素, 如In 或Rh 的灵敏度加以确定。这一步骤在8 h 内可能要进行多次。一旦响应曲线建立, 未知样品中所有元素的浓度都可根据响应曲线求出。用此方法获得的数据准确度变动较大, 主要取决于被测的元素和样品基体。
三、定量分析 ( Quantitative analysis)
      定量分析常用的校准方法有外标法、标准加入法和同位素稀释法。其中外标法应用最为广泛。
1. 外标法 ( External calibration)
      测定未知样品元素浓度大多采用外标法。对于溶液样品的校准来讲, 外标法需要配制一组能覆盖被测物浓度范围的标准溶液。一般采用和样品溶液同样酸度的水溶液标准即可。对于固体样品直接分析, 比如激光烧蚀法, 标准的基体必须与未知样品匹配。在溶液分析或固体分析中, 也有人以标准参考物质为标准进行校准。与人工合成多元素标准溶液相比, 采用同类型天然标准参考物质制备标准溶液虽然具有制备简单、流程相同、可扣除同一本底、有效减少系统偏差等优点, 但其不足之处是元素的推荐值与真值之间的偏差将被未知样品继承。实际上, 有些标准物质的不确定度变化较大, 有些结果在使用过程中又依赖后来积累的数据来修改参考值。所以, 一般来讲, 不推荐用标准参考物质进行原始校准。
      标准数据通常采用最小二乘法拟合校准曲线。可通过校准曲线的相关系数判断曲线对于测得的数据的拟合性。校准曲线最好采用多点标准拟合。校准曲线可以储存, 但在每次分析前必须重新确定校准曲线。因为响应曲线的形状以及灵敏度与仪器的最佳化方式关系很大, 会随每次的参数设置而不同。
2. 内标法 ( Internal standardisation)
      内标法是在样品和校准标准系列中加入一种或几种元素, 主要用来监测和校正信号的短期漂移和长期漂移以及校正一般的基体效应。不过, 采用内标法可以补偿基体抑制效应, 但并没有解决根本问题。受基体空间电荷抑制的影响依然存在, 只是对得到的信号采取了数学方法校正而已。对于初学者来讲, 需要将“内标法”与定量化校准的“ 外标法”区别。
      内标元素的选择: 样品中不含的元素; 不受样品基体或分析物的干扰; 不会对分析元素产生干扰; 不能是环境污染元素; 最好是与分析元素的质量接近, 比如对轻中重不同质
量段采取接近的内标元素; 内标元素的电离电位最好与分析元素接近。
    常用的内标元素有Be,Sc,Co,Ge,Y,Rh,In,Tm,Lu,Re,Th。这些元素中有许多都是经常要分析的, 所以实际应用中, 最常用的内标元素一般是 In, Rh 和Re。内标元素的选择可根据具体分析元素和要求来确定。
      分析溶液形式的样品时, 内标元素可以在样品处理过程中加入, 也可在测定时单独采用内标管引入, 通过三通接头和样品溶液混合后引入雾化系统。
3. 标准加入校准法 ( Standard additions calibration)
      当试样组成比较复杂, 基体效应、杂质干扰比较严重而又无法配制与试样成分相似的标准溶液, 标准加入法就成为首选。标准加入法是将一份样品溶液均分为几份, 然后在每份溶液中分别加入不同浓度的被测元素的溶液。由这些加入了标准溶液的样品和一份未加标的原始样品溶液组成校准系列, 分析这组校准系列。用被测同位素的积分数据对加入的被测元素的浓度作图, 校准曲线在 X 轴上的截距 ( 一个负值) 即为未加标的待测样品中的浓度。现在的仪器分析软件一般都有标准加入法程序。所以测定和计算比较方便简单。
      标准加入法中加入的被分析元素的浓度一定要合适, 其增量最好接近或稍大于样品中预计浓度。由于所有测定样品都具有几乎相同的基体, 所以结果的准确度比较好。但采用这种方法前必须知道被测元素的大致含量, 而且该方法的前提是待测元素在加入浓度范围内的校准曲线必须为线性, 因此当对样品的浓度一无所知或当待测元素含量较高时, 这种方法的使用会受到一些限制。由于样品制备麻烦, 使用起来很费时, 而且只适用于少数元素的测定, 一般只用于少数情况。
4. 同位素稀释法 ( Isotope dilution)
      同位素稀释法 ( ID) 是准确度非常高的一种校准方法。同位素稀释法和 ICP - MS 技术相结合 非 常 适 合于 痕 量 和 超 痕量 元 素 分 析。与 外 标 校 准 的 ICP - MS 方 法 相 比,ID - ICPMS具有许多优点, 比如分析结果很少受到有关信号漂移或基体效应的影响, 样品制备期间元素的部分损失也不会影响结果的可靠性。ID - ICP - MS 在各种标准物质定值分析中用得最多。