当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

关于aa,icp,icp-ms的比较


ICP-MS、ICP-AES 及 AAS 的比较 、
诱人的 ICP-AES 的流行使很多的分析家在问购买一台 ICP-AES 是否是明智之举,还是 留在原来可信赖的 AAS 上。现在一个新技术 ICP-MS 已呈现在世上,虽然价格较高,但 ICP-MS 具有 ICP-AES 的优点及比石墨炉原子吸收(GFAAS)更低的检出限。 这篇文章简要地论述这三种技术, 并指出如

何根据你的分析任务来判断其适用性的主要 标准。 对于拥有 ICP-AES 技术背景的人来讲, ICP-MS 是一个以质谱仪作为检测器的等离子体 (ICP)而质谱学家则认为 ICP-MS 是一个以 ICP 为源的质谱仪。 , 事实上, ICP-AES 和 ICP-MS 的进样部分及等离子体是及其相似的。ICP-AES 测量的是光学光谱(165-800nm) ,ICP-MS 测量的是离子质谱,提供在 3-250amu 范围内每一个原子质量单位(amu)的信息,因此, ICP-MS 除了元素含量测定外,还可测量同位素。

检出限
ICP-MS 的检出限给人极深刻的印象,其溶液的检出限大部份为 ppt 级(必需记牢,实 际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件) ,石墨炉 AAS 的检出限为亚 ppb 级, ICP-AES 大部份元素的检出限为 1-10ppb,一些元素在洁净的试样中也可得到令人注目的亚 ppb 级的 检出限。必须指出,ICP-MS 的 ppt 级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的, 若涉及固体中浓度的检出限,由于 ICP-MS 的耐盐量较差,ICP-MS 检出限的优点会变差多 达 50 倍,一些普通的轻元素(如 S、 Ca、 Fe 、K、 Se)在 ICP-MS 中有严重的干扰,也 将恶化其检出限。

干扰
以上三种技术呈现了不同类型及复杂的干扰问题, 为此, 我们对每个技术分别予以讨论。

ICP-MS 的干扰
1. 质谱干扰 ICP-MS 中质谱的干扰(同量异位素干扰)是预知的,而且其数量少于 300 个,分辩率 为 0.8amu 的质谱仪不能将它们分辩开, 例如 58Ni 对 58Fe、 40Ar 对 40Ca、 40Ar16O 对 56Fe 或 40Ar-Ar 对 80Se 的干扰(质谱叠加) 。元素校正方程式(与 ICP-AES 中干扰谱线校正 相同的原理)可用来进行校正,选择性地选用一些低自然丰度的同位素、采用“冷等离 子体炬焰屏蔽技术”或“碰撞池技术”可有效地降低干扰影响。 2. 基体酸干扰 必须指出,HCl 、HClO4、H3PO4 和 H2SO4 将引起相当大的质谱干扰。Cl+ 、P+ 、S+离 子将与其他基体元素 Ar+ 、O+ 、H+结合生成多原子,例如 35Cl 40Ar 对 75As 、35Cl 16O 对 51V 的叠加干扰。因此在 ICP-MS 的许多分析中避免使用 HCl 、HClO4 、H3PO4 和 H2SO4 是至关重要的,但这是不可能的。克服这个问题的方法有: “碰撞池技术” 、在试 样导入 ICP 之前使用色谱(微栓)分离、电热蒸发(ETV)技术等,另外一个比较昂贵 的选择是使用高分辩率的扇形磁场的 ICP-MS,它具有分辩小于 0.01amu 的能力,可以 清除许多质谱的干扰。 ICP-MS 分析用的试液通常用硝酸来配制。 3. 双电荷离子干扰

双电荷离子产生的质谱干扰是单电荷离子 M/Z 的一半,例如 138Ba2+对 69Ga+,或 208Pb2+ 对 104Ru+。这类干扰是比较少的,而且可以在进行分析前将系统最佳化而有效地消除。 4. 基体效应 试液与标准溶液粘度的差别将改变各个溶液产生气溶胶的效率,采用基体匹配法或内标 法可有效地消除。 5. 电离干扰 电离干扰是由于试样中含有高浓度的第 I 族和第 II 族元素而产生的,采用基体匹配、稀 释试样、标准加入法、同位素稀释法、萃取或用色谱分离等措施来解决是有效的。 6. 空间电荷效应 空间电荷效应主要发生在截取锥的后面,在此处的净电荷密度明显的偏离了零。高的离 子密度导致离子束中的离子之间的相互作用,形成重离子存在时首先损失掉轻离子,例 如 Pb+对 Li+3。基体匹配或仔细在被测物质的质量范围内选用内标有助于补尝这个影响, 但这在实际应用是有困难的。同位素稀释法虽有效,但费用高,简单而最有效的方法是 稀释样品。

ICP-AES 干扰
1. 光谱干扰 ICP-AES 的光谱干扰其数量很大而较难解决,有记录的 ICP-AES 的光谱谱线有 50000 多条,而且基体能引起相当多的问题。因此,对某些样品例如钢铁、化工产品及岩石的 分析必须使用高分辩率的光谱仪。 广泛应用于固定通道 ICP-AES 中的干扰元素校正能得 到有限度的成功。ICP-AES 中的背景较高,需离线背景校正,应用动态背景校正对增进 准确度是很有效的。各种分子粒子(如 OH)的谱峰或谱带对某些低含量的被测元素会 引起一些分析问题,影响其在实际样品中检出限。 在 ICP-MS 中的背景是相当低的,典型的是小于 5 C/S(计数/秒) ,这就是 ICP-MS 具有 极好的检出限的一个主要理由。 2. 基体效应 与 ICP-MS 一样,ICP-AES 可以应用内标来解决例如雾化室效应、试样与标准溶液之间 粘度差异所带来的基体效应。 3. 电离干扰 仔细选用每个元素的分析条件或加入电离缓衡剂(如过量的 I 族元素)可以减少易电离 元素的影响。

GFAAS 干扰
1. 光谱干扰 使用氘灯背景校正的 GFAAS 有少许光谱干扰,但使用 Zeeman 背景校正的 GFAAS 能 去除这些干扰。 2. 背景干扰 在原子化过程中,针对不同的基体,应仔细设定灰化步聚的条件以减少背景信号。采用 基体改进剂有助于增加可以容许的灰化温度。在很多 GFAAS 应用中,与氘灯扣背景相 比,Zeeman 扣背景可得到更好的准确度。 3. 气相干扰 这是由于被测物质的原子蒸汽进入一个较冷的气体环境而形成的。现在采用等温石墨管 设计和平台技术,试样被原子化后进入一个热的惰性气体环境,可有效减少这种干扰。 4. 基体效应

基体效应是被测物质在石墨管上不同的残留而生成的,它取决于样品的种类,应用基体 改性剂和热注射能十分有效地减少这些影响。

容易使用
在日常工作中,从自动化来讲,ICP-AES 是最成熟的,可由技术不熟练的人员来应用 ICP-AES 专家制定的方法进行工作。ICP-MS 的操作直到现在仍较为复杂,自 1993 年以来, 尽管在计算机控制和智能化软件方面有很大的进步, 但在常规分析前仍需由技术人员进行精 密调整, ICP-MS 的方法研究也是很复杂及耗时的工作。 GFAAS 的常规工作虽然是比较容易 的,但制定方法仍需要相当熟练的技术。

试样中的总固体溶解量 TDS
在常规工作中,ICP-AES 可分析 10%TDS 的溶液,甚至可以高至 30%的盐溶液。在短 时期内 ICP-MS 可分析 0.5%的溶液,但大部分分析人员乐于采用最多 0.2%TDS 的溶液。当 原始样品是固体时,与 ICP-AES,GFAAS 相比,ICP-MS 需要更高倍数的稀释,其折算到 原始固体样品中的检出限显示不出很大优势的现象也就不令人惊奇了。

线性动态范围 LDR
ICP-MS 具有超过 105 的 LDR, 各种方法可使其 LDR 开展至 108, 但不管如何, ICP-MS 对 来说:高基体浓度会导致许多问题,而这些问题的最好解决方案是稀释,正由于这个原因, ICP-MS 应用的主要领域在痕量/超痕量分析。 GFAAS 的 LDR 限制在 102-103,如选用次灵敏线可进行高一些浓度的分析。 ICP-AES 具有 105 以上的 LDR 且抗盐份能力强, 可进行痕量及主量元素的测定, ICP-AES 可测定的浓度高达百分含量,因此,ICP-AES 外加 ICP-MS,或 GFAAS 可以很好地满足实 验室的需要。

精密度
ICP-MS 的短期精密度一般是 1-3% RSD,这是应用多内标法在常规工作中得到的。长 期(几个小时)精密度为小于 5%RSD。使用同位素稀释法可以得到很好的准确度和精密度, 但这个方法的费用对常规分析来讲是太贵了。 ICP-AES 的短期精密度一般为 0.3-2%RSD,几个小时的长期精密度小于 3%RSD。 GFAAS 的短期精密度为 0.5-5%RSD,长期精密度的因素不在于时间而视石墨管的使用 次数而定。

样品分析能力
ICP-MS 有惊人的能力来分析大量测定痕量元素的样品,典型的分析时间为每个样品小 于 5 分钟,在某些分析情况下只需 2 分钟。Consulting 实验室认为 ICP-MS 的主要优点即是 其分析能力。 ICP-AES 的分析速度取决于是采用全谱直读型还是单道扫描型,每个样品所需的时间为 2 或 6 分钟,全谱直读型较快,一般为 2 分钟测定一个样品。

GFAAS 的分析速度为每个样品中每个元素需 3-4 分钟, 晚上可以自动工作, 这样保证对 样品的分析能力。 根据溶液的浓度举例如下,以参考: 1. 每个样品测定 1-3 个元素,元素浓度为亚或低于 ppb 级,如果被测元素要求能满足 的情况下,GFAAS 是最合适的。 2. 每个样品 5-20 个元素,含量为亚 ppm 至%,ICP-AES 是最合适的。 3. 每个样品需测 4 个以上的元素, 在亚 ppb 及 ppb 含量, 而且样品的量也相当大, ICP-MS 是较合适的。

无人控制操作
ICP-MS,ICP-AES,和 GFAAS,由于现代化的自动化设计以及使用惰性气体的安全性, 可以整夜无人看管工作。 为了高的分析生产,整夜开机工作是可取的。

运行的费用
ICP-MS 开机工作的费用要高于 ICP-AES,因为 ICP-MS 的一些部件有一定的使用寿命 而且需要更换,这些部件包括了涡轮分子泵、取样锥和截取锥以及检测器。对于 ICP-MS 和 ICP-AES 来讲, 雾化器与炬管的寿命是相同的。 如果实验室选用了 ICP-AES 来取代 ICP-MS, 那么实验室最好能配备 GFAAS。GFAAS 应计算其石墨管的费用。在上述三种技术中 Ar 气 的费用是一笔相当的预算,ICP 技术 Ar 费用远高于 GFAAS。

基本费用
这是很难于限定的一个项目,因为费用是根据自动化程度、附件与供应商而定的。大概 的估计 ICP-AES 是 GFAAS 的两倍,而 ICP-MS 是 ICP-AES 的两倍。必须注意到附件的配 置将打乱费用的估计。 另外必须考虑到超痕量分析需要一个干净的实验室和超纯的化学试剂,这些的费用不便 宜。

附件
由于是快速扫描测定方式,ICP-MS 能对多元素模式中的瞬间信号进行测量,这就为大 量附件打开了出路,电热蒸法、激光消蚀、辉光放电及火花消蚀可以免除样品的溶解过程。 有些附件可以将样品中的基体物质进行分离或进行预富集,例如:氢化法、色谱(高压液相 HPLC,离子色谱,微柱)等技术。 用色谱来分离的好处在 ICP-MS 中得到完全的实现,它适合用于环保,毒理学,药品及 食品中低浓度的被测物质。 虽然 ICP-AES 也能采用上述的某些附件,但由于这些附件的价格及有限的好处,因此, 很少看到它们在 ICP-AES 的常规分析中应用。

概要
对购买哪一种仪器提出建议是困难的,但根据你现在及将来工作的需要,回答列表 1 中的问题,将有助于你作出决定。

必需记着没有一种技术能满足你所有的要求,这些技术是相互补充的, 必需记着没有一种技术能满足你所有的要求,这些技术是相互补充的,永远存在某一 种技术稍优于另一种技术的地方。 种技术稍优于另一种技术的地方。
表 2 是这三种技术简单比较,表 3 是检出限的比较。

参考文献
1. G.Tyler, AA or ICP-which do you choose? Chemistry in Australia, Vo l 59, No 4, pp 150-152 , April 1992. 2. A.R. Date and A.L. Gray, Applications of ICP-MS, Blackie, Glasgow, UK, 1989. 3. K.E. Jarvis, A.L. Gray, and R.S. Houk, Handbook of ICP-MS, Blackie, Glasgow, UK, 1992. 4. M. Thompson, J,N. Walsh, Handbook of Inductively Coupled Plasma Spectroscopy, Blackie, Glasgow, UK, 1983. 5. J.E. Cantle, Atomic Absorption Spectroscopy, Elsevier, 1982. 6. Analytical Methods for Liberty ICP Spectrometer, Varian publication 85 100938 00, Chapter 5, pp 81-82. 7. J.01lesik, Elemental Analysis Using ICP-OES and ICP-MS, Anal. Chem. Vol 63 No 1, Jan 1 1991 PP 12A-21A.

对分析要求的核对表

表1

1. 每星期有多少样品需分析? 2. 样品是那一种类别的(钢铁、岩石、地面水、土壤等)? 3. 应用那种分解方法? 4. 多少元素、那些元素需要测定? 5. 元素的浓度范围? 6. 可采用的试液的体积是多少? 7. 要考虑那些选购件及附件? 8. 同位素的测定对你是否重要? 9. 有多少购买资金或每月的租金? 10. 为了满足分析的需要日常开机的运行及基本费用有多少? 11. 你有怎么样技术水平的工作人员?

ICP-MS, ICP-AES, GFAAS 的简单比较 表 2
ICP-MS 绝大部分元素非 常杰出 每个样品的所有 元素 2-6 分钟 108 1- 3% < 5% 使用内标可改善 ICP-AES 绝大部分元素很 好 每分钟每个样品 的 5-30 个元素 105 0.3-2% < 3% Flame AAS 部分元素较好 每个样品每个 元素 15 秒 103 0.1-1% GFAAS 部分元素非常杰 出 每个样品每个元 素 4 分钟 102 1-5%

检出限 样品分析能力 线性动态范围 精密度 短期 长期(4 小时)

精密度 干扰 光(质)谱 化学(基体) 电离 质量效应 同位素 固体溶解量 (最大可容忍量) 可测元素数 样品用量 半定量分析 同位素分析 日常操作 方法试验开发 无人控制操作 易燃气体 操作费用 基本费用 少 中等 很少 高的对低的影响? 有 0.1-0.4% > 75 少 能 能 容易 需要专业技术 能 无 高 很高 多 几乎没有 很少 不存在 无 2-25% >73 多 能 不能 容易 需专业技术 能 无 高 高 几乎没有 多 有一些 不存在 无 0.5-3% > 68 很多 不能 不能 容易 容易 不能 有 低 低 少 多 很少 不存在 无 >20% >50 很少 不能 不能 容易 需专业技术 能 无 中等 中等/高

检出限比较表(?g/L) 表 3 Element ICP-MS ICP-AES Flame AAS As <0.050 <10 <500 Al <0.010 <4 <50 Ba <0.005 <0.2 <50 Be <0.050 <0.2 <5 Bi <0.005 <10 <100 Cd <0.010 <1 <5 Ce <0.005 <15 <200000 Co <0.005 <2 <10 Cr <0.005 <3 <10 Cu <0.010 <2 <5 Gd <0.005 <5 <4000 Ho <0.005 <2 <80 In <0.010 <10 <80 La <0.005 <1 <4000 Li <0.020 <1 <5 Mn <0.005 <0.5 <5 Ni <0.005 <2 <20 Pb <0.005 <10 <20 Se <0.10 <10 <1000 Tl <0.010 <10 <40 U <0.010 <20 <100000 Y <0.005 <0.5 <500 Zn <0.02 <0.5 <2 ICP-MS, ICP-AES 及火焰 AAS 的检出限的定义为:空白的三倍标准偏差。 GFAAS:灵敏度(0.0044 吸光度) 以 20ul 样品进行测量。

GFAAS <1 <0.5 <1.5 <0.05 <1 <0.03 ND <0.5 <0.15 <0.5 ND ND <0.5 ND <0.5 <0.06 <0.5 <0.5 <1.0 <1.5 ND ND <0.01


相关文章:
AA,ICP,ICP-MS的比较
AA,ICP,ICP-MS的比较_理学_高等教育_教育专区。ICP-MS、ICP-AES 及 AAS 的比较 、诱人的 ICP-AES 的流行使很多的分析家在问购买一台 ICP-AES 是否是明智之...
关于aa,icp,icp-ms的比较
ICP-MSICP-AES 及 AAS 的比较 、诱人的 ICP-AES 的流行使很多的分析家在问购买一台 ICP-AES 是否是明智之举,还是 留在原来可信赖的 AAS 上。现在一个...
ICP-MS性能比较
ICP-MS性能比较_自然科学_专业资料。ICP-MS 主流产品比较品牌 实验室使用调查 ...ICP-MS 20页 免费 关于aa,icp,icp-ms的比较... 6页 免费 ...
ICP MS ICP AES AA的比较
ICP MS ICP AES AA的详细的比较方法ICP MS ICP AES AA的详细的比较方法隐藏>> ICP-MSICP-AES 及 AAS 的比较 、诱人的 ICP-AES 的流行使很多的分析家在...
ICP-AES与ICP-MS比较
ICP-AES 与 ICP-MS、AAS 的比较(2) 讲座: 的比较( )、(2)分析性能 A ...关于aa,icp,icp-ms的比较... 6页 免费 ©2016 Baidu 使用百度前必读 | ...
icp-ms,icp-aes,aas比较
icp-ms,icp-aes,aas比较_化学_自然科学_专业资料。化学,环境,分析,重金属 ...icp-aes icp-oes aas对比... 11页 免费 ICP MS ICP AES AA的比较... ...
6-ICP-MS主流产品对比之七:支持和应用
由于 ICP-MS 的使用量毕竟不能和 AA、 AFS 相比, 检验标准相对较少 (近 ...ICP_MS技术及其应用 5页 免费 主流黄金投资产品对比 暂无评价 1页 免费 4-ICP...
ICP-MS、ICP-AES及AAS比较
ICP-AES与ICP-MS比较 8页 1财富值 ICP MS ICP AES AA的比较 6页 2财富值...ICP-MS 20页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意...
ICP_与_原子吸收的主要区别及各自的优势
ICP 与 原子吸收的主要区别及各自的优势 ICP 可以检测的元素范围 B~U,原子吸收同样是这个范围,请教二者各自的优势在哪些元素的检测上? ICP-MSICP-AES 及 ...
ICP-AES和ICP-MS、AAS方法的比较
ICP-AES和ICP-MS、AAS方法的比较_理学_高等教育_教育专区。ICP-AES ICP-MS ...这三种技术均使用 Ar 气,其消耗量是一笔相当的费用,ICP 技术的 Ar 费用远...
更多相关标签:
icp ms | icp ms原理 | icp ms价格 | la icp ms | icp ms不能检测的元素 | mc icp ms | 安捷伦icp ms 7900 | 安捷伦icp ms |