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ICP-MS日常分析建議 - 避免錯誤分析的六個關鍵

I. 酸和容器產生的背景汙染

ICP-MS是用來分析超微量元素的技術，這也代表我們必須降低分析目標物的背景，過高的背景污染可能會產生偽陽性結果或是比較差的偵測極限。
樣品前處理過程中，某些元素不會出現在稀釋用水、添加的酸和實驗容器中，但其他元素，例如鹼土金屬(鈹、鎂、鈣、鍶、鋇)和過渡金屬，可能會從塑料材質的容器中溶出大量雜質。更換不同批次或不同品牌的實驗容器時，建議對容器的純度進行測試。
酸的純度也可能會增加分析過程中觀察到的背景信號，元素分析通常使用的酸和其他試劑純度不同，例如硝酸、鹽酸或過氧化氫，但是對於超微量分析，應該使用最高純度的試劑。或者，可以使用酸純化系統，這是一種經濟且有效的方法。

Sub-boiling原理純酸製備儀 | Acid Purification

II. 樣品的基質組成

雖然ICP-MS對不同的樣品基質具有高度的耐受性，但仍然有一些限制，像是含有溶解固體的樣品，除非進樣系統有配置氣體稀釋，否則溶解固體的含量不得超過0.3％~0.5％，大量的總溶解固體通常會抑制訊號，使用適當的內標可以對其進行校正，不過同時需要注意內標的RSD必須在80~120%之內。
然而在某些情況下基質本身就會產生問題，例如有機化合物會影響黏度並改變霧化器的效率；樣品中含有碳會增加砷和硒訊號多達10倍，必須利用微波輔助消化將C鍵完全斷鍵來解決這個問題。

微波消化 快速高壓釜 ｜ Microwave Digestion - High Pressure Reactor

III. 保養過度頻繁

經常的保養不是才能延長儀器使用壽命嗎？其實並不然…。

當系統運行時，ICP-MS在大氣和真空介面形成平衡的狀態，樣品不斷地從錐體中沉積和蒸發，這是最初觀察到訊號漂移的原因，但是從長遠來看，此過程有助於增強系統訊號的穩定性。頻繁地清潔錐體將會破壞平衡條件，並導致系統漂移再次升高。

有一些簡單的方法可以協助判斷何時需要清潔或更換錐體，例如使用1 ppb Co in 0.5％ HCl溶液，監控⁵⁹Co和⁵¹(ClO⁺)之間的比例是一個有力的指標，在乾淨的系統中可以輕鬆達到30:50。潛在的污染像是¹²C ³⁹K⁺會導致觀察到的比率隨之減小，這可以透過調整碰撞反應氣來補償。長期使用下來，由於碰撞反應氣的增加將對靈敏度產生負面影響，因此系統終究會面臨既無法實現⁵⁹Co和³⁵Cl¹⁶O⁺該有的比例，也無法達到良好的靈敏度，建議這時候對錐體進行清潔保養。

IV. 使用正確的碰撞反應氣消除干擾

多原子干擾一直是ICP-MS分析的一項重大挑戰，而現在大部分的ICP-MS都配備了碰撞反應池(CRC)以消除這些干擾。通常在質譜最受影響的區域介於40~100 m/z之間，使用氦氣消除多原子干擾非常有效，例如⁴⁰Ar³⁵Cl⁺干擾⁷⁵As⁺。此外，以一種單一模式運行分析可以顯著提高實驗室的分析效率，每個樣品可以節省大約10~20秒的分析時間。

在某些情況下，氫氣可以有效地抑制干擾，例如用氫氣除去⁴⁰Ar⁴⁰Ar⁺可以對⁸⁰Se⁺進行最佳靈敏度和檢測極限分析，唯一要注意的地方是使用氫氣恐會導致形成新的干擾。

V. 有效利用儀器的線性動態範圍

ICP-MS可以提供非常寬廣的線性動態範圍，使分析元素的濃度範圍從個位數ppt到百位ppm，大多數儀器提供10個數量級的動態範圍，相當於檢測低至0.5 cps到近10 Gcps。如果進一步的衰減主要元素的訊號，例如鈉或鈣，可以再延伸其分析濃度範圍。

Fig. 1. 偵測器線性範圍與測量範圍的關係

VI. 雙電荷干擾和同重素干擾

當不同元素共享質量相同的同位素會發生同重素干擾，例如¹¹⁴ Cd和¹¹⁴ Sn，此類干擾可使用數學方程式來校正，它包括量測干擾元素之另一同位素，再由分析訊號扣除所對應之訊號。在報告中必須記錄使用何種同位素比例之數學方程式，並且在使用前必須演算其正確性。

元素的第二電離電位低容易產生雙電荷干擾，從而允許生成[M]⁺⁺離子。由於質譜儀是根據離子的質荷比(m/z)而不是直接透過質量來分離離子，因此這些干擾會影響質量1/2的分析物。例如，鋇(¹³⁸Ba⁺⁺)或鉛(²⁰⁶Pb⁺⁺)可能會影響⁶⁹Ga或¹⁰³Rh。

Fig. 2. 全質譜圖顯示Ba及其雙電荷離子存在產生的干擾

(a)Ba同位素(130~138 m/z)會在 (b)65~69 m/z對導致對⁶⁶Zn⁺、⁶⁸Zn⁺或⁶⁹Ga⁺的[M] ⁺⁺干擾

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資料來源：

1. Six Key Errors to Avoid for Routine Analysis Using Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS)-Spectroscopy
2. 感應耦合電漿質譜法(NIEA M105.01B)