【讨论】反应池/碰撞池及其它多原子离子干扰排除方法选择的疑问

据我所知，PE的四级杆碰撞池可以控制Rq和Ra，好像一个ICP-MS-MS。而thermo的六级杆好像不能选择碰撞后进入四级杆滤质器的离子。

varian 的技术不清楚，楼主能说说有什么特别之处吗

varian消除多原子离子干扰的方法简单来说就是sample cone是中空的，反应气从此进入与ICP源产生的多原子离子碰撞或反应，以消除干扰，原理图见
http://www.varianinc.com/cgi-bin/nav?products/spectr/ICPMS/ICPMS/820-MS_cri&cid=JMQHJJJJFL
通过sample cone的离子数显然与经过离子透镜组后的离子数不是一个数量级的，那岂不是会多耗费反应气？

PE的DRC是利用多原子离子和反应气体生成另外和待测元素不同的质量数，利用的是质量歧视。而六极杆和八极杆只能离子聚焦，没有质量选择的作用。采用的是多原子离子表面积较大，和碰撞气体碰撞的机率更大，能量损失较多。采用能量歧视的原理进行分离的。八极杆与六极杆相比较离子通过效率更高一些。
看过一个PE的ppt，说自己的DRC比其他两家的消除干扰的能力更强，几种元素的检出限更低。
但DRC采用的一般是强反应性气体氨气和甲烷，特殊情况下　有时也用到氧气。对于基体比较复杂的样品，有可能会出现一些不希望干扰，而干扰其他元素的测定，这是必须要注意的。而agilent和thermo采用的是氢气和氦气。安一直强调他们的ORS适用于基体复杂的样品。
瓦里安的反应接口，不太清楚。就消除和agilent 和thermo相比，应该没有多大优势吧。不过它的离子透镜和检测器倒是先进一些。

单纯从硬件设计来说Varian的设计是完全不同的,通过接口添加气体(采样锥或者截取锥),气体选择可以使用氦气或氢气(类似于Agilent),所用气体流速要大的多,典型是80ml/min(参考其文献),浪费气体是次要的,主要缺点在于反应或碰撞效率低.

另外一个值得考虑的问题是,中间进气的锥口的清洗问题?

今天先谈谈反应模式。

由于使用不同性质的气体,碰撞反应池技术被分为反应池和碰撞池,其实对于一个池来说,不管是四极杆池<六极杆池<8极杆池没有这种反应池和碰撞池区别,只有当不同的气体导入时,池内所发生的过程决定了是反应池还是碰撞池.

当NH3, CH4, O2,H2通入池内(不管是PE,Agilent还是Thermo的池)时,这些气体，化学活性强，易与干扰离子之间主要发生电荷(+)转移,质子(H)转移反应过程,使干扰离子1)中性化,2)质量改变,而达到消除干扰的目的.但同时反应气也会同待测离子反应,使其损失,灵敏度减少.

反应过程有两个特点:1)需要有特定的反应路线,2)有新的产物.

对于第一点,既然是一个化学过程,就涉及到热力学过程(反应能不能发生)和动力学过程(反映能否在一定的时间完成).在实际应用当中意味着,一种反应气难以同所有的干扰离子有效反应,如NH3, CH4对As75,受40ArCL75+不能消除,不同的样品基体,需要的优化条件不一样.

比如测纯水中的Fe56+ 受Ar40O16+的干扰。通入CH4气体与40Ar16O+反应，从而消除了对质量数为56处的Fe的干扰。若同时要测Ka39+,受Ar38H+干扰, CH4气体与Ar38H+反应. 但2者需要的最佳CH4气体流量和反应池电压不一样,应为参与反应的物质不一样,路线不一样.所以不同元素,受到不同干扰,需要的仪器参数条件可能不一样.

另外如果测环境水样中的Fe56+,除了40Ar16O+的干扰,还可能有40Ca16O+的干扰, 同样需要不同的条件.所以不同基体样品仪器参数条件又不一样.

对于2点,新的产物,即新的干扰,所以PE必须用四极杆,质量控制,不让新干扰通过, 而离子的传输效率四极杆池<六极杆池<8极杆池.

所以反应过程对于特定的干扰,已知的干扰,比较有效。在最佳条件下，简单基体的样品分析时，PEDRC消除干扰的能力不错.但实际当中，DRC还难以完全消除干扰,所以PE的仪器还必须借助于干扰校正方程来消除干扰,找几篇DRC的应有文献(半导体行业除外)看看. 而干扰校正方程是半经验公式,需要了解样品基体组成,干扰情况才能有效使用, 但没有分析样品时,有如何能知道未知样品的组成?

所以对于复杂样品,不同样品同时分析,多元素同时分析时,DRC需要很高的应用经验，很强的化学知识，优化仪器,摸索条件，操作麻烦，不实用。

DRC出道较早，名气也大，也有不少用户在各行各业，但由于操作复杂，样品基体变化，仪器条件变化，元素不同，仪器条件不同，结果也不经相同， 这也是美国ＥＰＡ到目前尚未批准其EPA200.8的方法中，使用碰撞反应池技术的主要原因．

碰撞模式

这里谈的是使用纯惰性气体（He, Ar, Xe,etc)的碰撞模式，不包括在惰性气体中混有反应气体的情况，如H2/He,NH3/He 等。

碰撞模式有两种主要过程：

1。碰撞解离模式
2。碰撞+动能歧视

1。碰撞解离模式 - 惰性气体，He与多元干扰离子碰撞，使得多元干扰离子断裂， 如 ArNa+ + He = Ar + Na+ +He.

这也是一种反应过程，因为有新的物质产生。 所以受特定的反应路线限制，那就是惰性气体原子（He, or Ar or Xe)的碰撞能量高于多元干扰离子德解离能量的情况下, 碰撞解离消除干扰才会发生。因此碰撞解离模式能消除的干扰种类是有限的。

2。碰撞+动能歧视 - 多元干扰离子和待测离子以一定的初始离子动能（最好能量相同的，非常重要）进入池中。惰性气体原子与大部分多元干扰离子发生碰撞，碰撞的能量不足以导致干扰离子解离。同时惰性气体原子也与待测离子碰撞。
经过多次碰撞后，多元干扰离子和待测离子的离子待测离子发生了变化。多元干扰离子有2个以上的原子结合而成，相对于待测离子(As)有更大的体积，更大碰撞截面。因此多元干扰离子受碰撞频率更高，碰撞次数多，多元干扰离子的离子动能损失大，超过待测离子的离子动能的损失。