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Composição estrutural do espectrômetro de massa de plasma e seu papel
Datas:2025-12-14Leia:2
Espectrómetro de massa de plasma é um instrumento de análise com o plasma como fonte de íons e espectrómetro de massa como detector, frequentemente usado para a análise quantitativa de traços de metais e alguns elementos não metálicos. O princípio de funcionamento pode ser resumido como: atomização da amostra, introdução de ionização no plasma de alta temperatura (geralmente plasma acoplado por indução, ICP), gerando íons metálicos carregados positivamente; Estes íons são separados por espectrômetro de massa em relação à carga de massa (m/z), convertidos em sinais elétricos por um detector e calibrados para análise quantitativa. O ICP-MS é conhecido por seus limites de detecção extremamente baixos, ampla gama linear, excelente capacidade de análise multi-elemento e forte resistência à interferência, e é um dos meios de análise "padrão ouro" nos campos do meio ambiente, geoquímica, biomédica e materiais.
Espectrómetro de massa de plasmaPrincipais componentes estruturais:
1. Fontes de Plasma
Plasma acoplado por indução (ICP) é uma fonte comum. O plasma de alta temperatura que trabalha a cerca de 6.000-8.000 K é excitado por acoplamento de radiofrequência, produzindo continuamente gás ionizado (geralmente argão).
O plasma é capaz de atomizar e ionizar amostras de forma eficiente e é relativamente estável na eficiência de ionização da maioria dos elementos sob vários isótopos.
2. Sistema de amostragem e pulverização
As amostras geralmente entram no plasma sob a forma de nebulização, e os sistemas de nebulização comumente usados incluem nebulizadores de pulverização, introdução auxiliar de forno de grafite, etc. A eficiência da pulverização afeta a força e a estabilidade do sinal.
- Para amostras sólidas, muitas vezes é necessário pré-tratamento ou introdução direta (por exemplo, ICP-MS - amostragem direta sólida de amostras é possível em alguns instrumentos, mas a prática comum ainda é dissolver a amostra sólida em líquido).
3. Sistema de espectro de massa
Os analisadores de espectroscopia de massa comuns incluem espectrómetros de massa de quatro polos, espectroscopia de massa de tempo de voo (TOF-MS) e sistemas de espectroscopia de massa bipolar / multipolar. O ICP-MS de quatro polos (QQQ, ou ICP-MS) é um modelo amplamente utilizado com boa seletividade e sensibilidade.
A separação da relação de carga de massa controla o canal de íons através do campo elétrico para garantir que íons específicos de m / z possam entrar no detector.
Sistemas de detecção e processamento de sinais
Normalmente, um tubo multiplicador eletrônico (EMT) ou um contador iônico é usado para detectar sinais iônicos que são amplificados para a unidade de processamento de dados.
Os sistemas de dados incluem correção de fundo, ajuste de curva padrão, análise de proporção isótopica (como diluição isótopica) e módulos de controle de massa.
Abastecimento de gás e limpeza do sistema
Os sistemas de gás geralmente usam argão de alta pureza, incluindo bocas, esvaziamento e sistemas de bombeamento. O sistema requer uma boa vedação e limpeza para evitar a poluição e a deposição de carbono.
Fluxo de trabalho do espectrômetro de massa de plasma:
1. Preparação de amostras
- Transformação de amostras sólidas ou líquidas em formas líquidas pulverizáveis, decomposição ácida, diluição, combinação de matriz, adição interna, etc., se necessário. Evitar a poluição e a migração de elementos é fundamental.
Introdução e vaporização
- A amostra entra na área do plasma através do atomizador, a eficiência da atomização e a taxa de ionização determinam conjuntamente a intensidade do sinal.
Ionização e atomização
As amostras são atomizadas e ionizadas em um plasma de alta temperatura para formar íons carregados e, em seguida, entrar no sistema de espectro de massa.
Separação e teste de espectroscopia de massa
Os íons são separados no espectrómetro de massa de acordo com a relação de carga de massa, os íons de m / z específicos são detectados seletivamente e o sinal é amplificado e convertido em informações quantitativas.
Processamento de dados e saída de resultados
- Estabelecer curvas de calibração por meio do método de exteriorização, adição padrão ou diluição isotópica, correção de fundo e correção de interferência, concentração de elementos e incertezas de saída.