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電感耦合等離子體串聯質譜儀測定超純水中的超痕量鈣
閱讀：897 發布時間：2022-7-27Agilent 8800 電感耦合等離子體串聯質譜儀 (ICP-MS/MS)采用新型反應池技術，對于 Ca 的分析可得到 100 ppq 的背景等效濃度 (BEC)。本文描述了采用 Agilent 8800 ICPMS/MS 分析超純水中亞 ppt 水平 Ca 的原理和操作。
實驗部分儀器實驗采用一個標準的 Agilent 8800 電感耦合等離子體串聯質譜儀主機（#200 半導體版選項）。樣品引入系統由一個石英炬管和霧化室，以及一個 PFA 同心霧化器（自吸模式）組成。鉑錐接口。實驗全程使用冷等離子體條件，等離子體參數見表 1。
由圖 1 可見，與常規 ICP-QMS 相比，8800 型另有一個主四極桿質量過濾器 (Q1)，置于八極桿反應系統 (ORS3) 池和四極桿質量過濾器 (Q2) 的前面。Agilent 8800 ICP-MS/MS 可在兩種掃描模式下運行：單四極桿模式和 MS/MS 模式。單四極桿模式模擬 ICP-QMS: Q1 是固定的，運行時僅作為一套離子導桿。
MS/MS 模式是 ICP-MS/MS *的：Q1 運行時相當于一個 ?m 1 amu 的質量過濾器，可以選擇進入池內的離子。由于 Q1 可以去除等離子體中的離子，大大提高了目標離子在碰撞反應池內的傳輸效率。當池內通入反應氣時，反應效率也顯著提高，實現了較低反應氣流速即可有效消除干擾的可能，同時也時提高了離子傳遞效率，進而提高了靈敏度。校準溶液將超純水 (UPW) 用高純 HNO3 酸化（制成 0.1% 的稀硝酸），用以制備 Ca 標準溶液。用它向高純 HNO3 酸化(0.1%) 的 UPW 空白中添加以 UPW 酸化后制成的 0.1% 稀硝酸打底，標準加入法配置 Ca 標準系列，加標濃度分別為1，50，100 ppt。
結果樣品用 HNO3 酸化，制備成濃度為 0.1% HNO3。圖 2 顯示了采用標準加入法 (MSA) 分析 Ca 時獲得的 BEC，使用了三種不同的模式進行測定：無池氣體的單四極桿模式、無池氣體的 MS/MS 模式，以及采用流速 1 mL/min H2 作為池氣體的 MS/MS 模式。第一種測定模式模擬 Agilent 7700 單四極桿 ICP-MS (ICP-QMS) 在冷等離子體模式下的運行。獲得的 6.8 ppt BEC 與日常使用 Agilent7700 獲得的結果相似。使用 MS/MS 模式（無池氣體）可改善 BEC 至 1.4 ppt。使用流速 1 mL/min H2 作為池氣體的 MS/MS 模式可進一步降低 BEC 至 0.041 ppt (41 ppq)。所得 MSA 曲線見圖 3。使用 Agilent 8800 檢測超純水中的 Ca，獲得的 BEC 比使用常規 ICP-QMS 獲得的結果低兩個數量級。
討論圖 4 顯示了采用冷等離子體模式并在單四極桿模式（無池氣體）下分析 UPW 得到的譜圖。如 圖 所 示 ， A r + 在 低 溫 等 離 子 體 條 件 下 被 抑 制 ， 在m/z = 19 和 30 處可以觀察到兩個強峰。它們分別是(H2O)H+ 和 NO+。在單四極桿模式下，包括這兩個強峰離子在內的等離子體中形成的所有離子都進入反應池。但即使池內未通入氣體，在池內也會有意料之外的反應發生，并在 m/z = 40 處產生一個新的干擾。這很可能是由于以下反應導致:NO+ + Ar → Ar+ + NO（電荷轉移反應）該反應將在檢測 Ca 時使 BEC 提高幾個 ppt。雖然 NO 的電離能 (IP) (IP = 9.26 eV) 低于 Ar 的電離能 (IP = 15.7 eV)，但亞穩態 NO+ 離子的電離能與 Ar 的接近 [2]。因此池內發生電荷轉移反應的假設是合理的。而在 MS/MS 模式下，Q1 濾掉了所有非目標離子，如 NO+ 和 (H2O)H+，可以有效防止反應池中多余的反應發生，從而降低了 BEC。反應池中通入 H2 也可去除任何殘留的、即使在冷等離子體條件下也可能形成的 40Ar+。
結論在冷等離子體下，等離子體產生的主要的多原子離子 NO+，可通過電荷轉移反應在反應池中產生少量的 Ar +，在m/z = 40 處干擾 Ca 的測定。Agilent 8800 ICP-MS/MS在*的 MS/MS 模式下運行，可以阻止等離子體產生的離子進入反應池，防止多余的反應發生。這可以使Agilent 8800 ICP-MS/MS 在檢測超純水中的 Ca 時實現41 ppq 的 BEC。
