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【第三届原创参赛】ICP-MS分类 兼谈斯派克Spectro新机

  • timstoicpms
    2010/08/18
    • 私聊

ICP-MS

  • 维权声明：本文为ICPMS/profile]timstoICPMS[/url]原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现的，均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。

    根据质量分析器的不同，ICP-MS可分为 四极杆型(Quadrupole) 、扇形磁场型(Sector Field magnet)、飞行时间(Time of Flight)、离子阱(Ion Trap) 四大类。
    商业化的 ICP-TOF-MS目前只有 澳洲GBC（被我国东西电子收购）；离子阱 ICP-MS还处于实验室研究，尚未商业化。本文重点讨论 四极杆型和扇形场型 ICPMS。

    四极杆型质谱(ICP-Q-MS)只有一个检测器，通常是打拿极二次电子倍增器(Dynode Secondary Electron Multipliers)
    国内差不多有1千台Q-ICP-MS（2010年数据），它也是版面上讨论得最多的质谱；ICP-Q-MS 主要用于元素浓度测定。

    扇形磁场质谱(ICP-SF-MS) 通常是双聚焦，具有高分辨(High Resolution)能力，因此也被称为HR-ICP-MS，它又可以细分为两类：
    第一类是单接收器，通常也是二次电子倍增器SEM。业内提到扇形磁场质谱，通常是指单接收ICP-SF-MS。同ICP-Q-MS一样，单接收器ICP-SF-MS主要用于元素浓度测定。
    这类仪器比较高端，售价约250万人民币。目前有美国 Thermo Fisher Scientific 公司的Element II（只有一个SEM）、Element XR（SEM+法拉第杯） 和 英国Nu Instrument 公司的Attom。就国内市场占有率而言，Thermo Element系列有十多台，而Nu Attom 数量较少。

    第二类是多接收器(Multiple Collector)，高计数时 用法拉第杯(Faraday)，低计数 时用通道电子倍增器(Channel Electron Multipliers)。MC-ICP-MS应用于同位素地质学、核工业的高精度同位素比值测定。
    这类仪器更高端，售价约550万人民币。目前有美国 Thermo Fisher Scientific 公司的Neptune 和 英国 Nu Instrument 公司的Nu Plasma。就国内市场占有率而言，两家平分秋色。就全球市场占有率而言，Nu Plasma MC-ICPMS 更多一些。
    前面提到了“双聚焦”，这就涉及到 磁场分析器(Magnetic Sector Analyzer = MSA，负责特定 m/z 的离子通过)和静电场分析器(Electro Static Analyzer = ESA，负责特定能量的离子通过)，以Thermo 仪器为例：

    Element 单接收ICP-SF-MS，是先磁场后电场 MSA-ESA ，属于 Reverse Nier-Johnson configuration
    Neptune 多接收MC-ICP-MS，是先电场后磁场 ESA-MSA ，属于 Nier-Johnson configuration

    欲进一步了解MSA与ESA、双聚焦工作原理，请参阅
    Becker, J. S., 2007. Inorganic Mass Spectrometry Principles and Applications. John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, UK. 下载地址：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=265881

    该PDF第三章 Ion Separation
    3.1.1 Magnetic Sector Field Analyzer
    3.1.2 Electric Sector Field Analyzer
    3.1.3 Combination of Magnetic and Electric Sector Fields-Double-focusing Sector Field Mass Spectrometer

    ********************************************************************************************

    摘录一篇2008年的文献
    Another ESA-MSA instrument configuration is the Mattauch-Hertzog which, using a different geometry of the magnet, allows the detection of essentially the entire useful mass range (7 to 254 amu) simultaneously. However the demonstrated sensitivities of this configuration have not matched that of the Nier-Johnson, and no commercial instruments of this type are currently available.

    可以看到，ESA-MSA 型双聚焦还可细分为：Nier-Johnson配置 与 Mattauch-Hertzog配置
    虽然Mattauch-Hertzog 能同时测量从7Li到238U16O，但低灵敏度是其致命缺陷。

    根据斯派克官网的报道，这台新机的确是Mattauch-Hertzog，共4800个通道计数器，从Li到U通吃。很可惜，网站没有提供灵敏度指标。
    http://www.spectro.com/pages/e/p060124_New_Era_in_ICP_Mass_Spectrometry.htm
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  • miaoyulong98

    第1楼2010/08/18

    哇~~~~~~~~~~~学习了

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  • sunmei

    第2楼2010/08/18

    学习了,谢谢分享!

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  • 投

    第5楼2010/08/19

    楼主能不能上点图说明一下这两类质谱的质量分析器原理

    四个月前就看了斯派克的宣传页面，但没搞明白它这个实现同时检测到底是什么原理

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  • qqqqqq

    第7楼2010/08/20

    尊敬的楼主,首先我声明我不懂ICP-MS,但是英文略微懂一些.

    你引用的英文文献中讲"However the demonstrated sensitivities of this configuration have not matched that of the Nier-Johnson", 应该理解为"Mattauch-Hertzog"的灵敏度不如"Nier-Johnson",但绝对没有讲"低灵敏度是其致命缺陷".

    希望大家看外文文献时要准确理解.

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  • pengjh1015

    第8楼2010/08/21

    楼主的专业水平毋庸置疑，但很怀疑其用意！！！

    timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:维权声明：本文为ICPMS/profile]timstoICPMS[/url]原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现的，均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。


    根据质量分析器的不同，ICP-MS可分为 四级杆型(Quadrupole) 和扇形磁场型(Secter Field magnet) 两大类

    四级杆型质谱(Q-ICP-MS)只有一个检测器，通常是打拿极二次电子倍增器(Dynode Secondary Electron Multipliers)
    国内差不多有1千台Q-ICP-MS，它也是版面上讨论得最多的质谱；Q-ICP-MS 主要用于元素浓度测定。

    扇形磁场质谱(SF-ICP-MS) 通常是双聚焦，具有高分辨(High Resolution)能力，因此也被称为HR-ICP-MS，它又可以细分为两类：
    第一类是单接收器，通常也是SEM。业内提到扇形磁场质谱，通常是指单接收SF-ICP-MS。同Q-ICP-MS一样，单接收器SF-ICP-MS主要用于元素浓度测定。
    这类仪器比较高端，售价约250万人民币。目前有美国Thermo公司的Element II 和 英国Nu公司的Attom。就国内市场占有率而言，Thermo Element系列有十多台，而Nu Attom不久前迎来了第一笔订单。

    第二类是多接收器(Multiple Collector)，高计数时 用法拉第杯(Faraday)，低计数 时用通道电子倍增器(Channel Electron Multipliers)。MC-ICP-MS应用于同位素地质学、核工业的高精度同位素比值测定。
    这类仪器更高端，售价约550万人民币。目前有美国Thermo公司的Neptune 和 英国Nu公司的Nu Plama。就国内市场占有率而言，两家平分秋色。

    前面提到了“双聚焦”，这就涉及到 磁场分析器(Magnetic Sector Analyzer = MSA，负责特定 m/z 的离子通过)和静电场分析器(Electro Static Analyzer = ESA，负责特定能量的离子通过)
    Element这类单接收SF-ICP-MS，是先磁场后电场 MSA–ESA ，属于 Reverse Nier-Johnson configuration
    Neptune这类多接收MC-ICP-MS，是先电场后磁场 ESA–MSA ，属于 Nier-Johnson configuration

    ********************************************************************************************
    摘录一篇2008年的文献
    Another ESA–MSA instrument configuration is the Mattauch-Hertzog which, using a different geometry of the magnet, allows the detection of essentially the entire useful mass range (7 to 254 amu) simultaneously. However the demonstrated sensitivities of this configuration have not matched that of the Nier-Johnson, and no commercial instruments of this type are currently available.
    可以看到，虽然Mattauch-Hertzog配置能同时测量从7Li到238U16O，但低灵敏度是其致命缺陷。

    根据斯派克官网的报道，这台新机的确是Mattauch-Hertzog，共4800个通道计数器，从Li到U通吃。很可惜，网站没有提供灵敏度指标。
    http://www.spectro.com/pages/e/p060124_New_Era_in_ICP_Mass_Spectrometry.htm

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  • timstoicpms

    第9楼2010/08/22

    2001年 Mass Spectrometry Reviews (影响因子=10.623，绝对是一流SCI刊物)
    有一篇文献谈到 Mattauch-Hertzog 的灵敏度的问题，现摘录如下

    In some configuration (Mattauch-Herzog), ions with a wide range of masses are focussed on a plane; this configuration was popularly used in spark source MS and there are research reports on its use with an ICP source, but no commercial instruments have been produced. Even though it has been demonstrated that the Mattauch-Herzog configuration can be used, sensitivity was very poor in experimental instruments.

    Multi-Collector ICP-MS avoids the need for magnet changing by incorporating a number of detectors, which allows simultaneous detection, however only over a limited mass range. As mentioned, a Mattauch-Herzog configuration would not have this limitation, but this instrument has not been commercially produced with an ICP source, and the literature report on research instruments had extremely low sensitivity.

    qqqqqq(qqqqqq) 发表:尊敬的楼主,首先我声明我不懂ICP-MS,但是英文略微懂一些.
    你引用的英文文献中讲"However the demonstrated sensitivities of this configuration have not matched that of the Nier-Johnson", 应该理解为"Mattauch-Hertzog"的灵敏度不如"Nier-Johnson",但绝对没有讲"低灵敏度是其致命缺陷".
    希望大家看外文文献时要准确理解.

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  • symmacros

    第10楼2010/09/05

    应助达人

    谢谢楼主介绍。

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