仪器分析基础：ICP-MS的工作原理与干扰原理
〇. 一般
ICP-MS分析包括下面几个步骤：
① 原子化
② 将原子化的原子大部分转化为离子
③ 离子按照质荷比分离
④ 计数各种离子的数目
原理：
雾化器将溶液样品送入等离子体光源，在高温下汽化，解离出离子化气体，通过铜或镍取样锥收集的离子,在低真空约133.322帕压力下形成分子束，再通过1～2毫米直径的截取板进入四极质谱分析器，经滤质器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系，可测出元素的含量或同位素比值。
一．等离子体:
等离子体指的是含有一定浓度阴阳离子能够导电的气体混合物。在等离子体中，阴阳离子的浓度是相同的，净电荷为零。通常用氩形成等离子体。氩离子和电子是主要导电物质。一般温度可以达到10,000K。
电感耦合等离子体产生构件的组成：
① 石英炬管 (Fassel型)
由三个同心石英管组成，三股氩气流分别进入炬管。
冷却气：等离子体支持气体，保护管壁
辅助气：保护毛细管尖
雾化气：进样并穿透等离子体中心
ICP焰炬的形成：
形成稳定的ICP焰炬，应有三个条件：高频电磁场、工作气体以及能维持气体稳定放电的石英炬管。在管子的上部环绕着一水冷感应线圈，当高频发生器供电时，线圈轴线方向上产生强烈振荡的磁场。用高频火花等方法使中间流动的工作气体电离，产生的离子和电子再与感应线圈所产生的起伏磁场作用，这一相互作用使线圈内的离子和电子沿图市所示的封闭环路流动；它们对这一运动的阻力则导致欧姆加热作用。由于强大的电流产生的高温，使气体加热，从而形成火炬状的等离子体。
② 耦合负载线圈（2~3圈水冷细铜管）
③ 射频发生器（提供能量）
④ Tesla线圈（点火装置）
样品溶液在ICP中的历程：
二．ICP与MS的接口(Interface)
1. 离子的提取：采样锥(sampling cone)；截取锥(skimmer cone)
2. 离子的聚焦：离子透镜组
3. 真空系统：一个机械泵；一个分子涡轮泵
三．质谱仪
四极杆质谱 (Quadrupole Mass)，
四极杆质谱仪是一个由四个平行的导电棒组成的质量过滤器，只有具有一定质荷 比的离子才能通过，质量不符合要求的离子或与棒相碰撞或离开棒之间的轨道，被真空泵抽出系统。
射频和直流电场同时作用下的振动滤质器
四．质谱干扰
1. 光谱干扰：当等离子体中离子种类与分析物离子具有相同的质荷比，即产生光谱干扰。
光谱干扰有四种：
① 同质量类型离子；
同质量类型离子干扰是指两种不同元素有几乎相同质量的同位素。对使用四极质谱计的原子质谱仪来说，同质量类指的是质量相差小于一个原于质量单位的同位素。使用高分辨率仪器时质量差可以更小些。周期表中多数元素都有同质量类型重叠的一个、二个甚至三个同位素。
如：铟有113In+和115In+两个稳定的同位素
前者与113Cd+重叠，后者与115Sn+重叠。
因为同质量重叠可以从丰度表上精确预计．此干扰的校正可以用适当的计算机软件进行。现在许多仪器已能自动进行这种校正。
② 多原子或加和离子；
多原子离子(或分子离子)是ICPMS中干扰的主要来源。一般认为，多原子离子并不存在于等离子体本身中，而是在离子的引出过程中。由等离子体中的组分与基体或大气中的组分相互作用而形成。
氢和氧占等离子体中原子和离子总数的30％左右，余下的大部分是由ICP炬的氩气产生的。ICPMS的背景峰主要是由这些多原子离子结出的．它们有两组：以氧为基础质量较轻的—组和以氩为基础较重的一组，两组都包括含氢的分子离子。
例：16O2+干扰32S+
③ 氧化物和氢氧化物离子；
在ICP-MS中，另—个重要的干扰因素是由分析物、基体组分、溶剂和等离子气体等形成的氧化物和氢氧化物，其中分析物和基体组分的这种干扰更为明显些。它们几乎都会在某种程度上形成MO+和MOH+离子，M表示分析物或基体组分元素，进而有可能产生与某些分析物离子峰相重叠的峰。
例如：钛的5种天然同位素的氧化物
质量数分别为62、63、64、65和66，
干扰分析 62Ni + 、63Cu+、64Zn+、65Cu+和66Zn+
氧化物的形成与许多实验条件有关，例如进样流速、射频能量、取样锥一分离锥间距、取样孔大小、等离子气体成分、氧和溶剂的去除效率等。调节这些条件可以解决些特定的氧化物和氢氧化物重叠问题。
④ 仪器和试样制备所引起的干扰：
等离子体气体通过采样锥和分离锥时，活泼性氧离子会从锥体镍板上溅射出镍离子。采取措施使等离子体的电位下降到低于镍的溅射闭值，可使此种效应减弱甚至消失。
痕量浓度水平上常出现与分析物无关的离子峰，例如在几个ng·mL-1的水平出现的铜和锌通常是存在于溶剂酸和去离子水中的杂质。
因此，进行超纯分析时，必须使用超纯水和溶剂。最好用硝酸溶解固体试样，因为氮的电离电位高，其分子离子相当弱，很少有干扰。
2. 基体效应
ICP-MS中所分析的试样，一般为固体含量其质量分数小于1％，或质量浓度约为1000ug·mL-1的溶液试样。当溶液中共存物质量浓度高于500~1000ug·mL-1 时，ICP-MS分析的基体效应才会显现出来。
共存物中含有低电离能元素例如碱金属、碱土金属和镧系元素且超过限度。由它们提供的等离子体的电子数目很多，进而抑制包括分析物元素在内的其它元素的电离，影响分析结果。
试样固体含量高会影响雾化和蒸发溶液以及产生和输送等离子体的过程。试样溶液提升量过大或蒸发过快，等离子体炬的温度就会降低，影响分析物的电离，使被分析物的响应下降、基体效应的影响可以采用稀释、基体匹配、标准加入或者同位素稀释法降低至最小。