雾非雾
第1楼2009/09/06
无机质谱法 Inorganic mass spectrometry
无机质谱法是利用质谱技术对无机化合物样品所含元素进行定性、定量分析的质谱方法,与有机质谱法相似,无机质谱法同样需要将样品离子化,经质量分离和检测得到质谱,只是样品离子化的方式与有机质谱法有很大差别。
早期使用火花源质谱仪器为主,目前成功地把电感耦合等离子体(ICP)电离源与质谱结合起来,使质谱法更广泛的用于无机物的分析。无机质谱法的主要应用领域有:高纯气体中痕量杂质分析;无机物元素分析;固体表面的微区和深度分析等。无机质谱法的突出优点是它具有超高灵敏度。
根据离子化方式的不同,无机质谱分析方法包括以下几种类型:
一、火花源质谱法
二、辉光放电质谱法
三、二次离子质谱法
四、电感耦合等离子体质谱法
五、同位素稀释质谱法
六、激光电离质谱法
七、共振电离质谱法
八、加速器质谱法
雾非雾
第3楼2009/09/06
无机质谱仪主要包括以下几种类型:
感应耦合等离子体质谱仪(Inductively coupled plasma Mass Spaectrometer, ICP-MS)
微波感应等离子体质谱仪(Microwave Induced plasma MS, MIP-MS)
火花源双聚焦质谱仪(spark source MS, SS-MS)
热电离质谱仪 (Thermol Ionization MS, TI-MS)
辉光放电质谱仪(Glow discharge MS, GD-MS)
激光微探针质谱仪(Laser Microplobe MS, LM-MS)
二次离子质谱仪(Secondary Ion MS, SIMS)
感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的组成及工作原理
ICP-MS是利用感应耦合等离子体作为离子源,产生的样品离子经质量分析器和检测器后得到质谱,因此,与有机质谱仪类似,ICP-MS也是由离子源、分析器、检测器、真空系统和数据处理系统组成。
ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体(ICP),它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的,其主体是一个由三层石英套管组成的炬管,炬管上端绕有负载线圈,三层管从里到外分别通载气,辅助气和冷却气,负载线圈由高频电源耦合供电,产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离,则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子,形成涡流。强大的电流产生高温,瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离,辅助气用来维持等离子体,需要量大约为1L/min。冷却气以切线方向引入外管,产生螺旋形气流,使负载线圈处外管的内壁得到冷却,冷却气流量为10-15L/min。
最常用的进样方式是利用同心型或直角型气动雾化器产生气溶胶,在载气载带下喷入焰炬,样品进样量大约为1ml/min,是靠蠕动泵送入雾化器的。
在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离,电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV,因此都有很高的灵敏度,少数电离能较高的元素,如C,O,Cl,Br等也能检测,只是灵敏度较低。
ICP工作条件:主要包括ICP功率,载气、辅助气和冷却气流量。样品提升量等,ICP功率一般为1KW左右,冷却气流量为15L/min,辅助气流量和载气流量约为1L/min,调节载气流量会影响测量灵敏度。样品提升量为1ml/min。
接口装置工作条件:ICP产生的离子通过接口装置进入质谱仪,接口装置的主要参数是采样深度,也即采样锥孔与焰炬的距离,要调整两个锥孔的距离和对中,同时要调整透镜电压,使离子有很好的聚焦。
接口装置工作条件:ICP产生的离子通过接口装置进入质谱仪,接口装置的主要参数是采样深度,也即采样锥孔与焰炬的距离,要调整两个锥孔的距离和对中,同时要调整透镜电压,使离子有很好的聚焦。
同时还要有合适的倍增器电压。
羽香
第6楼2009/09/06
无机质谱成为现代科学技术发展不可替代的工具是从研究元素的存在开始的,并伴随物质成分分析技术的发展而逐渐得到完善。20世纪50年代后期,由于火花源质谱的发展,无机质谱在微量、痕量分析领域几乎与原子吸收光谱、中子活化分析占有同样重要的地位,为无机元素分析留下辉煌的一页。进入20世纪70年代,因为光谱技术和化学分析方法的发展,火花源质谱的缺点逐渐暴露,而新的质谱分析方法还在酝酿和发展过程中,无机质谱跟不上科学技术发展的步伐,曾经陷入低潮。
20世纪70年代后期,特别是进入80年代后,材料学、精密机械、电真空和计算机等新兴学科和技术的发展,促进了高性能质谱仪器制造业的进步。激光探针质谱、电感耦合等离子体质谱、辉光放电质谱等新的无机质谱分析方法逐渐孕育、发展和成熟;与此同时,二次离子质谱和同位素稀释质谱在研究和应用过程中,采用了多种新技术和新工艺,方法的灵敏度、精密度有了显著改善。这些新、老方法的结合,促使无机质谱的测试对象不再局限于金属元素或无机成分分析,而是延伸到包括H、C、O、N、S和P等非金属元素及其化合物在内的元素周期表内几乎所有元素,形成了比较完善的分析方法和测试体系。
如今,通过常规分析、微区分析、表面一截面分析、深度剖析和元素的空间成像,无机质谱能够为相关学科的研究和发展提供物质的定性、定量,以及物体表面与深度的元素图像等多种信息,成为一种名副其实的、应用广泛的分析科学的重要分支。不但是传统的金属学、冶金学、材料科学、核科学、地质学、化学、生物学、医学和半导体等学科、专业的研究与应用中赖依发展的重要条件,也是表面科学、微电子技术和生物工程学等许多新兴学科研究与应用不可替代的测试方法。无疑,它在促进科学技术发展和国民经济高速增长的过程中具有举足轻重的地位。
有机质谱原理
有机质谱分析的方法原理是将被测物质分子电离成各种不同质荷Ltm/z的带电粒子,然后在电场、磁场或电与磁的组合场的作用下,使这些带电粒子按质荷比大小在空间或时间上产生分离,并测量离子峰的强度,以此获得化合物的分子量及其它有关结构信息。有机化合物分子失去一个或数个电子,形成正离子;获得一个或数个电子就形成负离子。失去或得到一个电子形成的正离子或负离子叫单电荷离子;失去或得到数个电子形成的正离子或负离子叫多电荷离子。在质谱分析过程中,产生正离子的机会要比负离子多,一般情况下都取正离子进行分析,特殊情况下也作负离子分析(如分析有机氧农药等):分子失去一个电子所形成的正离子称为分子离子,它的质荷比值即代表了试样分子所对应的分子量数值。分子得到一个质子所形成的正离子称为准分子离子 分子离子有可能进一步转化,由分子离子碎裂产生的离子称碎片离子,而伴有原子或原子团转移的碎裂过程所产生的离子称重排离子。质谱是化合物固有的特性之一,除一些异构体之外,不同的化合物有不同的质谱,利用这个性质可以进行定性分析:有机质谱定性分析就是根据一张质谱给出的信息确定被分析化合物的分子量、分子式,并力求获得结构式 质谱峰的强度与它代表的化合物的含量成正比,混合物的质谱,是各成份的质谱的算术加和谱,利用这些,参照标准样品,可进行定量分析。
无机质谱仪与有机质谱仪工作原理不同的是物质离子化的方式不一样,无机质谱仪是以电感耦合高频放电 (ICP)或其他的方式使被测物质离子化。
无机质谱仪主要用于无机元素微量分析和同位素分析等方面。分为火花源质谱仪、离子探针质谱仪、激光探针质谱仪、辉光放电质谱仪、电感耦合等离子体质谱仪。火花源质谱仪不仅可以进行固体样品的整体分析,而且可以进行表面和逐层分析甚至液体分析;激光探针质谱仪可进行表面和纵深分析;辉光放电质谱仪分辨率高,可进行高灵敏度,高精度分析,适用范围包括元素周期表中绝大多数元素,分析速度快,便于进行固体分析;电感耦合等离子体质谱,谱线简单易认,灵敏度与测量精度很高。
质谱分析法的特点是测试速度快,结果精确。广泛用于地质学、矿物学、地球化学、核工业、材料科学、环境科学、医学卫生、食品化学、石油化工等领域以及空间技术和公安工作等特种分析方面。