⑴ 激光剝蝕電感耦合等離子體質譜法
一、內容概述
固體微區分析技術由於具有測定樣品中元素三維變化的能力，在分析科學的發展中一直是處於令人關注的前沿領域。自從Gray等結合等離子體質譜和激光剝蝕進樣方法，於1985 年開創了激光剝蝕電感耦合等離子體（LA-ICP-MS：laser ablation inctively coupled plasma mass spectrometry）聯用的固體原位微區分析新技術以來，LA-ICP-MS以其原位（insitu）、實時（realtime）、快速、高靈敏度、較好的空間解析度、多元素同時測定並可提供同位素比值信息等多項技術優勢，得到了廣泛的認同，特別是在岩石礦物等樣品的微區痕量元素分析中有很大的優勢。20 多年以來，LA-ICP-MS不僅在地球科學微區技術發展中發揮了重要作用，而且延伸到材料科學、環境科學、海洋科學、生命科學等領域。近年來，高分辨質譜儀技術的普遍應用，激光器從紅外向紫外、從納秒向飛秒的性能方面的不斷提升，剝蝕、進樣技術的不斷改進，使元素檢出限、分析精密度等得到很大改善；多接收質譜儀技術的應用使LA-ICP-MS不僅可以進行U-Pb同位素定年，而且可以進行Lu-Hf等同位素體系的分析，分析精密度可與TIMS技術媲美。目前，分餾效應、基體效應和校正研究、包裹體等特殊樣品分析、標准物質研製、綠色整體分析技術研究是該技術的熱點問題。
二、應用范圍及應用實例
（一）納秒和飛秒激光器基體效應研究
Pécheyran等（2007）通過紅外飛秒激光與紫外266 納秒激光剝蝕 NIST 600 進行檢測線定值的結果表明，紅外飛秒激光剝蝕時，質譜的檢測限比納秒激光剝蝕時降低了一個數量級。同時，他們通過不同激光剝蝕測定了NIST 612中的41個元素，飛秒激光剝蝕的41個元素的分餾因子都接近1，顯示可忽略分餾效應；而納秒激光對一些元素如Pb、Au、In、Cs 等明顯大於1，存在嚴重的分餾效應。
（二）同位素測年
Poitrasson等（2000）用LA-ICPMS、EMPA、BSE及Raman光譜分析研究了3 個地區3種不同類型熱液改造獨居石顆粒的年齡及幾個不同程度的改造過程。研究包括陰離子交代、隨化學組成的變化而產生的由單斜到六方的結構轉換、Th的流失、獨居石的溶解與凝聚以及在溶解過程中其他礦物的交代等的綠泥石化、絹雲母化和雲英岩化改造過程。Ballard等（2001）用SHRIMP驗證了ELA-ICP-MS測得含礦長英質斑岩的U-Pb同位素年齡結果，結合分析已有的Re-Os及Ar-Ar結果，認為智利北部丘基卡爾塔（Chuquicamata）斑岩銅礦經歷了兩期火成事件和兩期熱液活動。
（三）包裹體研究
Halter 等（2002）通過剝蝕整個熔融包裹體及其周圍的主岩，將分析信號去卷積後分為主岩和包裹體的信號，量化 ICP-MS相對靈敏度系數的變化和包裹體相對剝蝕速率的變化，使未暴露和化學成分復雜的包裹體分析變得可行。但該方法需要內標來測定主礦和熔融包裹體混合激光剝蝕信號的相對貢獻。Zajacz 等在2007 年優化了該方法，避免了使用已知內標元素，而是通過共沉澱礦物相測量熔融包裹體，並模擬下降的一條液相線估計正確的整體組分（correct bulk composition）以得到量化結果。由於許多岩石受岩漿混合的影響，共沉澱主要在含有大量包裹體的共生紋理中（textures）鞏固（confirmed），所以該方法在礦物相共沉澱中應用非常成功。由於準分子193納米激光短波長、均化的激光束非常適合單個石英流體包裹體剝蝕，其與四極桿 ICP-MS 結合是目前最有前途的分析流體包裹體的技術。
三、資料來源
Ballard J R，Palin J M，Williams I S et al.2001.Two ages of porphyry intrusion resolved for the super⁃giant Chuquicamata copper deposit of northern Chile by ELA⁃ICP⁃MS and SHRIMP.Geology，29（5）：383～386
Halter W E，Pettke T，Heinrich C A et al.2002.Major to trace element analysis of melt inclusions by laser⁃ablation ICP⁃MS：methods of quantification.Chemical Geology，183（1/4）：63～86
Pécheyran C，Cany S，Chabassier P et al.2007.High repetition rate and low energy femtosecond laser ablation coupled to ICPMS detection：a new analytical approach for trace element determination in solid samples.Journal of Physics：Conference Series，59（1）：112～117
Poitrasson F，Chenery S，Shepherd T J.2000.Electron microprobe and LA⁃ICP⁃MS study of monazite hydrothermal alteration：Implications for U⁃Th⁃Pb geochronology and nuclear ceramics.Geochimica et Cosmochimica Acta，2000，64：3283～3297
Zajacz Z，Halter W.2007.LA⁃ICPMS analyses of silicate melt inclusions in co⁃precipitated minerals：Quantification，data analysis and miner⁃al/melt partitioning.Geochimica et Cosmochimica Acta，71（4）：1021～1040
⑵ 電感耦合等離子體質譜儀的介紹
測定超痕量元素和同位素比值的儀器。由等離子體發生器，霧化室，炬管，四極質譜儀和一個快速通道電子倍增管（稱為離子探測器或收集器）組成。其工作原理是：霧化器將溶液樣品送入等離子體光源，在高溫下汽化,解離出離子化氣體,通過銅或鎳取樣錐收集的離子,在低真空約133.322帕壓力下形成分子束,再通過1～2毫米直徑的截取板進入四極質譜分析器，經濾質器質量分離後，到達離子探測器，根據探測器的計數與濃度的比例關系,可測出元素的含量或同位素比值。其優點是:具有很低的檢出限（達ng/ml或更低），基體效應小,譜線簡單，能同時測定許多元素，動態線性范圍寬及能快速測定同位素比值。地質學中用於測定岩石、礦石、礦物、包裹體，地下水中微量、痕量和超痕量的金屬元素，某些鹵素元素、非金屬元素及元素的同位素比值。
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⑷ 電感耦合等離子體質譜法測定海水中多種痕量元素
方法提要
海水樣經過濾、酸化並稀釋後用ICP-MS直接測定Li、Rb、Cs、Ba、Sr、Br、I、Mg、B等元素。另取樣採用共沉澱法，以氫氧化鐵為捕集劑，在pH5與pH9兩種條件下，使多種痕量被測元素與海水中大量鹼金屬元素分離後，用ICP-MS測定40種痕量元素:Ga、Mo、Sb、Se、W等(pH5)，和As、Be、Bi、Cd、Cr、Co、Cu、Ge、In、Mn、Ni、Pb、Sc、Sn、Th、Ti、V、Y、Zn、Zr、U、REEs等(pH9)。
本方法適用於海水中多種痕量元素的測定。測定下限為0.0x～0.xng/mL。
儀器和裝置
電感耦合等離子體質譜儀。
pH計。
試劑
硝酸。
氫氧化鈉溶液(100g/L)。
鐵溶液ρ(Fe3+)=1.00mg/mL。
單元素標准儲備溶液被測定的痕量元素均用光譜純金屬或化合物配製成1mg/mL單元素儲備溶液。然後，再配製10.0μg/mL的混合元素標准儲備溶液，見表78.12。
表78.12 混合元素標准儲備溶液
注:介質(1+4)HNO3。
混合標准工作溶液ρ(B)=20.0ng/mL由混合元素標准儲備溶液稀釋配製，介質(5+95)HNO3。
內標溶液ρ(Rh)=20.0ng/mL。
分析步驟
將待測元素分兩組沉澱，即取兩份200mL經0.45濾膜過濾的海水樣，各加入4mL1mg/mL鐵溶液，在pH計上分別用NaOH和HNO3調節pH值為5和9，加熱保溫0.5h，放置陳化2～3h。分別過濾，用濾紙片將燒杯中殘余沉澱擦洗干凈，並水洗沉澱2次，用2～3mL熱(1+1)HNO3溶解沉澱，20mL比色管承接，熱水洗濾紙並定容20mL。海水中的鹼金屬，鹼土金屬及氯等均被分離掉。在pH9條件下富集的元素為:砷、鈹、鉍、鎘、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、銦、錳、鎳、鉛、鈧、硒、錫、釷、鈦、釩、釔、鋅、鋯、鈾及14個稀土元素。在pH5條件下富集的元素為:砷、鉍、鉻、鎵、鉬、銻、鈧、硒、錫、釷、鈦、釩、鎢，因與pH9富集的元素有重疊，一般選擇pH5分離測定鎵、鉬、銻、硒、鎢。pH5和pH9的分離溶液分別在ICP-MS上測定。
未被沉澱的鋰、銣、銫、鋇、鍶、溴、碘、鎂、硼等一般含量較高，取過濾酸化原水樣稀釋10倍後即可直接上ICP-MS測定。儀器工作參數見表78.13。
表78.13 ICP-MS工作參數
注:以TJAExCell型儀器為例。
點燃等離子體穩定15min後，用儀器調試溶液進行參數最佳化，要求儀器靈敏度達到1ng/mLIn溶液的計數率大於2×104s-1。同時以CeO/Ce為代表的氧化物產率<2%，以Ce2+/Ce為代表的雙電荷離子產率<5%。
以高純水為空白，用ρ(B)=20.0ng/mL組合標准溶液對儀器進行校準，然後測定試樣溶液。在測定的全過程中，通過三通在線引入Rh內標溶液，對儀器漂移和基體效應進行補償。
儀器計算機根據標准溶液中各元素的已知濃度和測量信號強度建立各元素的校準曲線公式，然後根據未知試樣溶液中各元素的信號強度，以及海水樣體積和製得試樣溶液體積，給出各元素在原試樣中的質量分數。
注意事項
1)鐵沉澱劑的加入量要適量，鐵量太少影響痕量元素的完全沉澱，鐵量過大會使鎂大量沉澱，增加背景干擾。海水中的大量鹽類對形成鐵的氫氧化物沉澱有抑製作用，每200mL水樣中加入鐵量為4mg(淡水加1mg即可)。
2)沉澱的陳化時間不足會造成回收率偏低，陳化2～3h，各元素可以得到滿意的回收率。
3)天然水中存在的有機物不影響氫氧化物的沉澱。
4)某些元素與氫氧化鐵的共沉澱與其價態有關，如As、Sb、Cr、Mo等，由於這些元素在水中往往以低價存在，本法是以低價形式進行的研究。這些元素的高價離子的沉澱情況尚待進一步研究。
⑸ 電感耦合等離子質譜工作原理
質譜分析法主要是通過對樣品的離子的質荷比的分析而實現對樣品進行定性和定量的一種方法。因此，質譜儀都必須有電離裝置把樣品電離為離子，有質量分析裝置把不同質荷比的離子分開,經檢測器檢測之後可以得到樣品的質譜圖，由於有機樣品,無機樣品和同位素樣品等具有不同形態、性質和不同的分析要求,所以，所用的電離裝置、質量分析裝置和檢測裝置有所不同。但是，不管是哪種類型的質譜儀，其基本組成是相同的。都包括離子源、質量分析器、檢測器和真空系統。本節主要介紹有機質譜儀的基本結構和工作原理。
9.2.1.1 離子源（Ion source）
離子源的作用是將欲分析樣品電離，得到帶有樣品信息的離子。質譜儀的離子源種類很多，現將主要的離子源介紹如下。
電子電離源(Electron Ionization EI)
電子電離源又稱EI源，是應用最為廣泛的離子源，它主要用於揮發性樣品的電離。圖9.1是電子電離源的原理圖，由GC或直接進樣桿進入的樣品，以氣體形式進入離子源，由燈絲F發出的電子與樣品分子發生碰撞使樣品分子電離。一般情況下,燈絲F與接收極T之間的電壓為70伏,所有的標准質譜圖都是在70ev下做出的。在70ev電子碰撞作用下,有機物分子可能被打掉一個電子形成分子離子，也可能會發生化學鍵的斷裂形成碎片離子。由分子離子可以確定化合物分子量,由碎片離子可以得到化合物的結構。對於一些不穩定的化合物,在70ev的電子轟擊下很難得到分子離子。為了得到分子量，可以採用1020ev的電子能量，不過此時儀器靈敏度將大大降低，需要加大樣品的進樣量。而且，得到的質譜圖不再是標准質譜圖。
離子源中進行的電離過程是很復雜的過程，有專門的理論對這些過程進行解釋和描述。在電子轟擊下，樣品分子可能有四種不同途徑形成離子：
詳細見資料：http://www.instrument.com.cn/bbs/shtml/20080825/1445727/
⑹ 電感耦合等離子體質譜儀的維護和保養
9.3.6.1 進樣系統(蠕動泵、霧化器、霧室、炬管)
試樣引入蠕動泵管的好壞直接影響信號的穩定性，所以應經常檢查、定期更換。建議一星期更換一次(工作時間大約為40 h)。排廢液管使用期限可能長一些，也必須經常檢查，以防排廢不暢，引起霧室內廢液聚集，影響信號並最終導致等離子體熄火。同時，如果蠕動泵管老化破裂，酸溶液會將其腐蝕。儀器運行期間可以觀察進樣管和排廢管內的氣泡以判斷進出是否正常。如果噴入高濃度的有機溶劑，應該換成有機溶劑專用泵管。分析完畢，切記要松開泵管。
霧化器和霧化室應定期清洗。注意同心氣動霧化器最好不要採用超聲波清洗或放在玻璃燒杯中煮沸清洗，以免損壞霧化器內的注入管。交叉氣動霧化器可以採用超聲波清洗，清洗液可根據情況採用一般清洗玻璃器皿的洗液，或一定濃度的熱王水或硝酸、鹽酸浸泡清洗，最後用去離子水充分洗凈。注意不要讓霧室的「O」形密封環接觸到酸液。如霧化室內壁出現掛水珠現象，一般可連續1min噴入1%的氫氟酸，但剛噴完後不能立刻分析硼、硅等元素。同心霧化器容易出現堵塞現象，儀器運行期間注意觀察內標元素的信號，如信號明顯降低，則可能是漏氣或霧化器損壞。
避免霧化器堵塞的途徑有：①在氬氣管路中安裝一個過濾裝置，在線過濾氬氣瓶或氣路中可能存在的顆粒物；②過濾有懸浮物的試樣溶液；③清洗霧化器，可用3%～5%的王水在線清洗。
炬管也應定期清洗，如炬管是可拆卸的，可將內管取下，用熱王水浸泡或煮沸，最後用去離子水充分清洗，炬管洗凈後可自然晾乾或用吹風機吹乾後使用。清洗時間可根據潔凈程度而定。如炬管內管的嘴部明顯燒蝕，則應該更換，否則鈉和其他一些元素的背景值會增大。可採用放大鏡檢查霧化器的內管出口處是否損壞，如發現任何細小的損壞，都必須更換，否則影響試樣霧化效率和信號的穩定性。
9.3.6.2 介面(采樣錐和截取錐)
采樣錐和截取錐的條件影響信號的靈敏度和背景水平。注意盡量不要將高酸度或高鹽度試樣溶液引入等離子體，要保證錐基座和水冷板之間的熱接觸良好。若想延長錐的壽命，必須小心選擇酸的類型和酸度。如果錐的表面出現凹痕或不光滑，則易於產生氧化物粒子，所以介面錐必須定期清洗，清洗周期取決於運行時間以及分析試樣的含鹽量程度。監測第一級真空可得知錐孔情況，如果工作量較大，最好每日檢查清洗。
采樣錐和截取錐的清洗方法有以下幾種：①採用超聲波在大約5%的洗滌液中清洗15min，然後再用去離子水超聲清洗15min；②采樣錐的正反表面都應使用專用的金屬拋光細研磨粉與去離子水混合製成的糊劑，用一塊軟布清洗，再用水沖洗，然後在HNO3(2∶98)中超聲清洗2min，用去離子水充分洗凈，最後用丙酮或空氣使其乾燥。如果錐明顯損壞，則必須更換。應避免使用任何粗糙的研磨材料或稀酸來清洗錐，因為它們將在采樣錐表面產生凹窩和劃痕。錐表面的變形將引起采樣過程中等離子體氣流的散射和導致高水平干擾離子的生成。另外，一些物質更容易沉積在采樣錐表面。除了錐孔本身以外，應清洗的最重要的區域是靠近錐孔處的錐的內表面，這也是最難清洗的區域，而恰恰是在該區域中，被采樣的等離子體通過錐孔後形成自由噴射。因此，錐表面必須盡可能保持干凈和平滑，使氣流不致散射。
9.3.6.3 離子透鏡系統
離子透鏡系統應由專業維修人員維修檢查。如果儀器運行負荷很大，最好半年查一次，如有需要，則需進行清洗。提取透鏡最好每月檢查並清洗。
9.3.6.4 檢測器
電子倍增器的使用壽命通常是有限的，它取決於總的累積放電，即輸入離子增益。超過這個壽命，內表塗層耗盡，電子倍增器則需更換。所以，盡管新型檢測器可以測量高濃度信號，但為了保護檢測器的壽命，實際應用中要對高濃度試樣盡可能採取稀釋或其他方法，以盡量避免電子倍增器長時間測量高強度信號。
9.3.6.5 真空系統
前級真空系統的維護包括定期觀察油麵、定期更換泵油等。機械泵的泵油一般由專業維修人員視情況更換。一般是觀察泵油的顏色，如為深黃色則需更換。需經常檢查渦輪分子泵的冷卻系統。此外，正確的開機、停機步驟，避免誤操作，也是保證良好真空的必要條件。盡量維持真空系統連續運行，減少頻繁停機可減少發生故障的頻率。除非長期停運，否則應保持儀器的真空狀態。
9.3.6.6 冷卻水系統
冷卻水系統非常重要，一般採用去離子水，每日檢查冷卻水進出是否通暢。定期檢查液面，定期更換水。
9.3.6.7 環境(溫度、濕度、清潔度)
放置儀器的房間最好採用超凈實驗室設計，保持室內清潔。一般情況下，溫度保持在21.5℃左右，濕度為40%～70%。濕度大的季節，必須採用除濕機去濕。對於超純物質分析以及超痕量元素分析，要求在潔凈間處理和分析試樣，分析人員必須穿超凈服，佩戴帽子、一次性手套和口罩。
9.3.6.8 儀器的定期維護
儀器的正確使用和定期維護是延長其各部件的使用壽命，以及使其分析性能最佳化的重要因素。
⑺ 電感耦合等離子體質譜分析的基本原理
ICP-MS是以電感耦合等離子為離子源，以質譜計進行檢測的無機多元素和同位素分析技術。試樣通常以水溶液的氣溶膠形式引入氬氣流中，然後進入由射頻能量激發的處於大氣壓下的氬等離子體中心區。等離子體中心通道的高溫使試液去溶、氣化、原子化和電離。部分等離子體經過不同的壓力區進入真空系統，在真空系統內，正離子被拉出並按照其質荷比分離。檢測器將離子轉換成電子脈沖，然後由積分測量線路計數。電子脈沖的大小與試樣中分析離子的濃度有關。通過與已知的標准或參考物質比較，實現未知試樣的痕量元素定量分析。自然界出現的每種元素都有一個簡單的或幾個同位素，每個特定同位素離子給出的信號與該元素在試樣中的濃度呈線性關系。
⑻ 電感耦合等離子體質譜法
一、內容概述
電感耦合等離子體質譜法（Inctively Coupled Plasma Mass Spectrometry，縮寫為ICP-MS）是20世紀80年代發展起來的新的分析測試技術。它以獨特的介面技術將ICP的高溫（7000K）電離特性與四極桿質譜計的靈敏快速掃描的優點相結合而形成的一種新型元素/同位素分析技術。與目前各種無機多元素儀器分析技術相比，ICP-MS技術提供了最低的檢出限，最寬的動態線性范圍，分析精密度、准確度高，速度快，濃度線性動態范圍可達9個數量級，實現10-12到10-6級的直接測定。因此，ICP-MS是目前公認的最強有力的痕量、超痕量無機元素分析技術，已被廣泛應用於地質、環境、冶金、半導體、化工、農業、食品、生物醫葯、核工業、生命科學、材料科學等各個領域。特別是對一些具有挑戰性的痕量、超痕量元素，比如地質樣品中的稀土元素、鉑族元素以及環境樣品中的Ti、Th、U等的測定，ICP-MS方法有其他傳統分析難以滿足的優勢。ICP-MS的主要特點首先是靈敏度高、背景低，大部分元素的檢出限在0.000x～0.00xng/mL范圍內，比ICP-AES普遍低2～3個數量級，因此可以實現痕量和超痕量元素測定。其次，元素的質譜相對簡單，干擾較少，周期表上的所有元素幾乎都可以進行測定。另外，ICP-MS還具有快速進行同位素比值測定的能力。由於ICP-MS技術不像其他質譜技術需要將樣品封閉到檢測系統內再抽真空，而是在常壓條件下方便地引入ICP，因而具有樣品引入和更換方便的特點，便於與其他進樣技術聯用。比如與激光燒蝕、電熱蒸發、流動注射、液相色譜等技術聯用，以擴大應用范圍。ICP-MS所具有的這些特點使其非常適合於痕量、超痕量元素分析及某些同位素比值快速分析的需求，由此得到了快速發展。
ICP-MS儀器發展非常迅速。早期的 ICP-MS 主要是普通四極桿質譜儀（ICP-QMS）。隨後相繼推出的其他類型的等離子體質譜技術，比如高分辨扇形磁場等離子體質譜儀（ICP-SFMS）、多接收器等離子體質譜儀（ICP-MCMS）、飛行時間等離子體質譜儀（ICP-TOFMS）、離子阱三維四極等離子體質譜儀（DQMS）等。扇形磁場ICP MS在高分辨模式時，可消除一些多原子離子干擾；在低分辨模式時，具有最高的解析度和靈敏度，檢出限一般要比四極桿系統低10倍或更多。多接收器扇形磁場ICP-MS是專用於同位素比值分析的儀器，其同位素比值分析精密度可達0.002%RSD。MC-ICPMS不僅同位素比值測定精密度可以與熱電離質譜（TIMS）媲美，而且它的最大特點是可以分析周期表中很寬范圍元素的同位素，尤其是TIMS難以分析的元素。
ICP-MS儀器結構的最新進展主要有以下幾個方面：
（1）離子透鏡系統的改革
以往的ICP-MS離子聚焦系統基本上都是採取光子擋板或離軸設計，以有效聚焦傳輸分析離子，排除光子和中性粒子。盡管局部採用了離軸設計，但離子束的運動軌跡從等離子體到介面、透鏡系統、四極桿質譜計都是在同一方向，即水平方向上。自從2005年Varian推出一種新型的90 °反射離子透鏡系統以來，由於該設計使分析離子的聚焦傳輸以及各種干擾成分的排除更加高效，由此使背景降低，靈敏度提高。因此，近年來各儀器廠商在新型儀器中，相繼採用了類似的直角反射離子透鏡設計。比如，Thermo Scientific最新推出的 iCAPQ ICP-MS，其特點就是採用了RAPID（直角正離子偏轉）透鏡技術-90°偏轉離子光路：從介面提取的離子被加速通過初級離子透鏡進入RAPID透鏡，使所分析的離子在進入 QCell 之前有效偏轉 90 °後通過，同時其他干擾成分從系統中排除。PerkinElmer推出的NexIONTM 300具有三錐介面和四極桿式離子偏轉器，待分析離子偏轉90 °。三錐介面就是在樣品錐、截取錐之後加了一個超截取錐。使真空壓力差下降更平緩；較小的離子束發散；阻止了大量基體進入質譜；提高了低質量元素的靈敏度。
（2）MS/MS 結構
安捷倫公司的8800三重四極桿ICP-MS（ICP-QQQ），其特點是增加了一個四極桿濾質器（Q1），該四極桿位於常規的碰撞反應池和四極桿濾質器（Q2）的前面，使其成為MS/MS結構（也稱為串級MS）。在ICP-MS/ MS中，Q1作為質量過濾器，只允許目標分析質量進入池內，排斥其他所有質量。這意味著來自等離子體和樣品基體的離子被阻擋在池外，因此即使樣品基體變化，池條件仍然保持一致。這種方式與常規的四極桿ICP-MS（ICP-QMS）相比，其碰撞模式消除干擾的效率（使用氦池氣體）得到了改善。
（3）全譜同時測定型ICP-MS
德國斯派克SPECTRO分析儀器公司推出的Spectro MS，其特點是：質量范圍是6Li-238 U的全質譜「同時測量」的ICP-MS質譜儀，該儀器的核心技術是Mattauch-Herzog扇形場質量分析器和獨有的具備全質譜同時俘獲能力的檢測器。Mattauch-Herzog雙聚焦扇形場質譜儀可將所有離子同時聚焦在一個相同的焦平面上，因此使用平面檢測器就可捕獲全部質譜，無須掃描或跳峰測量。新型的DCD檢測器是12 cm長的線性陣列，有4800個通道，每一通道有高低增益二種工作模式，每一同位素平均由20 個通道檢測。因此，測量時間和所測元素數目無關，分析速度快；實時內標提高分析的准確度與精密度；它更適用於脈沖信號做全質譜的測量，提高同位素比值測量的精密度。
二、應用范圍及應用實例
ICP-MS已經是一種成熟的元素和同位素分析技術，在地質試樣分析中的應用十分廣泛。同時還涉及環境、地質、冶金、臨床醫學、生物、食品、半導體、材料等多種行業。
（一）電感耦合等離子體扇場質譜分析法（ICP-SFMS）測定含鈾物料中的稀土元素
Zsolt Varga等（2010）通過電感耦合等離子體扇場質譜分析法（ICP-SFMS）測定含鈾物料中的痕量鑭系元素。該方法是一種新穎、簡單的方法，用TRUTM樹脂對鑭系元素選擇性提取和色層分離，隨後，用ICP-SFMS分析。方法的測定限為＜pg/g（比不經化學分離好2個數量級）。通過對標准物質的測定，驗證了該方法的有效性。該方法可用於分析鈾濃縮物（黃餅）中鈾的質量分數。
（二）NexION 300 電感耦合等離子體質譜儀
2010年，PerkinElmer公司推出的NexIONTM 300的穩定性、靈活性和性能在電感耦合等離子體質譜儀中前所未有，代表了近年來第一次真正意義上的重大革命性行業進步。NexION 300系統採用了擁有專利的通用單元技術（Universal Cell Technology）TM（UCT），這是唯一一款同時具備標准、碰撞和反應這三種消除干擾模式的系統，這三種模式可使科學家在解決復雜問題時，針對其特殊應用選擇適當的檢測模式。NexION的標准模式可應用於簡單的常規分析。碰撞模式適用於半定量分析、環境樣品監測和未知物分析。在反應模式下採用專利DRCTM技術，可以獲得最佳的檢測限，甚至對諸如半導體測試中那些特別難測的元素和基質。NexION 300 ICP-MS可以與色譜聯用進行元素形態分析，該系統能夠更為精確地分離和檢測元素的毒性、生物利用度、代謝及元素的環境遷移。
三、資料來源
http://www.perkinelmer.com.cn/Catalog/Family/ID/NexION
Zsolt Varga，Róbert Katona，Zsolt Stefánka et al.2010.Determination of rareearth elements in uranium⁃bearing materials by inctively coupled plasma mass spectrometry.Alanta，80（5）：1744～1749
⑼ 電感耦合等離子體質譜法測定種稀土元素
方法提要
試樣用氫氟酸、硝酸、硫酸分解並趕盡硫酸，用王水溶解後，移至聚乙烯試管中，定容。分取部分澄清溶液，用(3+97)HNO3稀釋至總稀釋系數1000倍後，在電感耦合等離子體質譜儀上測定。方法適用於水系沉積物、土壤和岩石中Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等元素的測定。方法檢出限(3s)及測定范圍見表84.34。
表84.34 選用同位素、檢出限和測定范圍
儀器及材料
電感耦合等離子體質譜儀。
聚四氟乙烯燒杯50mL。
有刻度帶塞聚乙烯試管25mL。
試劑
鹽酸。
硝酸。
氫氟酸。
硫酸。
王水取750mLHCl與250mLHNO3混合，搖勻。用時配製。
國家一級標准物質(水系沉積物或土壤)若干與該批次試樣的基本組成一致，作為儀器校準用標准和質量監控樣。
儀器調試溶液ρ(B)=2ng/mL，B為Li、Be、Co、In、Tb、Bi、U。
內標溶液ρ(Rh)=25ng/mL。
分析步驟
稱取0.25g(精確至0.0001g)試樣(粒徑小於0.075mm，經105℃乾燥2h，冷卻後裝入磨口小玻璃瓶中備用)置於50mL聚四氟乙烯燒杯中，用幾滴水潤濕，加入5mLHNO3、10mLHF和2mLH2SO4，將聚四氟乙烯燒杯置於200℃電熱板上蒸發至硫酸冒煙盡。趁熱加入8mL王水，在電熱板上加熱至溶液體積剩餘2～3mL，用約10mL去離子水沖洗杯壁，微熱5～10min至溶液清亮，取下冷卻。將溶液轉入25mL有刻度帶塞聚乙烯試管中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，澄清。
移取清液1.00mL置於聚乙烯試管中，用(3+97)HNO3稀釋至10.0mL，搖勻，待測定。
與試樣處理同時按相同的流程制備水系沉積物或土壤標准物質，並同時制備全流程空白溶液。
按表84.31給出的儀器工作條件操作儀器，用儀器調試溶液，選擇同位素7Li、9Be、59Co、115In、159Tb、209Bi、238U進行儀器最佳化調試。試樣分析選用同位素及其檢出限和測定范圍見表84.35。用與試樣同時制備的空白溶液(零點)和土壤或沉積物標准物質溶液(高點)，對儀器進行校準，然後測定試樣溶液。在儀器校準和試樣測定時，通過三通把內標元素和試樣溶液合並混合後，一並泵入霧化系統後進入等離子矩焰中。
測定與試樣同時制備的標准物質監控樣對分析進行比對和驗證。
各元素含量的計算公式同式(84.8)。
注意事項137Ba16O干擾153Eu的測定，雖然用標准物質標化可以消除部分干擾，但當試樣中鋇含量與校正用標准物質差別較大時，也會造成Eu的測定誤差，這種情況下需進行干擾校正。
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