ICP_與_原子吸收的主要區(qū)別及各自的優(yōu)勢(shì)

1、ICP與原子吸收的主要區(qū)別及各自的優(yōu)勢(shì)ICP可以檢測(cè)的元素范圍BU,原子吸收同樣是這個(gè)范圍，請(qǐng)教二者各自的優(yōu)勢(shì)在哪些元素的檢測(cè)上ICP-MS. ICP-AES及AAS的比較（本資料來(lái)自儀器信息網(wǎng)）誘人的ICP-AES的流行使很多的分析家在問(wèn)購(gòu)買一臺(tái)ICP-AES是否是明智之舉，還是留在原來(lái)可信賴的AAS上。現(xiàn)在 一個(gè)新技術(shù)ICP-MS已呈現(xiàn)在世上，雖然價(jià)格較高，但I(xiàn)CP-MS具有ICP-AES的優(yōu)點(diǎn)及比石墨爐原子吸收（GFAAS）更低的 檢出限。這篇文章簡(jiǎn)要地論述這三種技術(shù)，并指出如何根據(jù)你的分析任務(wù)來(lái)判斷其適用性的主要標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于擁有ICP-AES技術(shù)背景的人來(lái)講，ICP-MS是一個(gè)以質(zhì)譜儀作

2、為檢測(cè)器的等離子體（ICP）,而質(zhì)譜學(xué)家則認(rèn)為 ICP-MS是一個(gè)以ICP為源的質(zhì)譜儀。事實(shí)上，ICP-AES和ICP-MS的進(jìn)樣部分及等離子體是及其相似的。 ICP-AES測(cè) 量的是光學(xué)光譜（165-800nm ） , ICP-MS測(cè)量的是離子質(zhì)譜，提供在3-250amu范圍內(nèi)每一個(gè)原子質(zhì)量單位（amu）的信息，因此， ICP-MS除了元素含量測(cè)定外，還可測(cè)量同位素。檢出限ICP-MS的檢出限給人極深刻的印象，其溶液的檢出限大部份為ppt級(jí)（必需記牢，實(shí)際的檢出限不可能優(yōu)于你實(shí)驗(yàn)室 的清潔條件），石墨爐AAS的檢出限為亞ppb級(jí)，ICP-AES大部份元素的檢出限為1-lOppb , 一些元素

3、在潔凈的試樣中也可得到令人注目的亞ppb級(jí)的檢出限。必須指 出，ICP-MS的ppt級(jí)檢出限是針對(duì)溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘模羯婕肮腆w中濃度的檢出限，由于ICP-MS的 耐鹽量較差，ICP-MS檢出限的優(yōu)點(diǎn)會(huì)變差多達(dá)50倍，一些普通的輕元素（如S、Ca、Fe、K、Se）在ICP-MS中有 嚴(yán)重的干擾，也將惡化其檢出限。干擾以上三種技術(shù)呈現(xiàn)了不同類型及復(fù)雜的干擾問(wèn)題，為此，我們對(duì)每個(gè)技術(shù)分別予以討論。ICP-MS的干擾1 .質(zhì)譜干擾ICP-MS中質(zhì)譜的干擾（同量異位素干擾）是預(yù)知的，而且其數(shù)量少于300個(gè)，分辯率為的質(zhì)譜儀不能將它們分辯開(kāi)， 例如58N1對(duì)58Fe、40Ar對(duì)40Ca、

4、40Arl60對(duì)56Fe或40Ar-Ar對(duì)80Se的干擾（質(zhì)譜疊加）。元素校正方程式 （與ICP-AES中干擾譜線校正相同的原理）可用來(lái)進(jìn)行校正，選擇性地選用一些低自然豐度的同位素、采用“冷等離子 體炬焰屏蔽技術(shù)”或“碰撞池技術(shù)”可有效地降低干擾影響。2 .基體酸干擾必須指出，HC1、HC104、H3P04和H2s04將引起相當(dāng)大的質(zhì)譜干擾。C1+、 P+、 S+離子將與其他基體元素 Ar+、0+、H+結(jié)合生成多原子，例如35cl 40Ar對(duì)75As、35C1160對(duì)51V的疊加干擾。因此在ICP-MS的許多分析中避免使用HC1、HC104、H3P04和H2S04是至關(guān)重要的，但這 是不可能的

5、?？朔@個(gè)問(wèn)題的方法有：“碰撞池技術(shù)”、在試樣導(dǎo)入ICP之前使用色譜（微栓）分離、電熱蒸發(fā)（ETV） 技術(shù)等，另外一個(gè)比較昂貴的選擇是使用高分辯率的扇形磁場(chǎng)的ICP-MS,它具有分辯小于的能力，可以清除許多質(zhì)譜的干擾。ICP-MS分析用的試液通常用硝酸來(lái)配制。3 .雙電荷離子干擾雙電荷離子產(chǎn)生的質(zhì)譜干擾是單電荷離子M/Z的一半，例如138B&2+對(duì)69Ga+,或208Pb2+對(duì)104Ru+。這類干擾是 比較少的，而且可以在進(jìn)行分析前將系統(tǒng)最佳化而有效地消除。4 .基體效應(yīng)試液與標(biāo)準(zhǔn)溶液粘度的差別將改變各個(gè)溶液產(chǎn)生氣溶膠的效率，采用基體匹配法或內(nèi)標(biāo)法可有效地消除。5 .電離干擾電離干擾是

6、由于試樣中含有高濃度的第I族和第II族元素而產(chǎn)生的，采用基體匹配、稀釋試樣、標(biāo)準(zhǔn)加入法、同位素 稀釋法、萃取或用色譜分離等措施來(lái)解決是有效的。6.空間電荷效應(yīng)空間電荷效應(yīng)主要發(fā)生在截取錐的后面，在此處的凈電荷密度明顯的偏離了零。高的離子密度導(dǎo)致離子束 中的離子之間的相互作用，形成重離子存在時(shí)首先損失掉輕離子，例如 Pb+對(duì)Li+3o基體匹配或仔細(xì)在被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量范 圍內(nèi)選用內(nèi)標(biāo)有助于補(bǔ)嘗這個(gè)影響，但這在實(shí)際應(yīng)用是有困難的。同位素稀釋法雖有效，但費(fèi)用高，簡(jiǎn)單而最有效的方法是稀釋樣 品。ICP-AES 干擾1 .光譜干擾ICP-AES的光譜干擾其數(shù)量很大而較難解決，有記錄的ICP-AES的光譜譜線

7、有50000多條，而且基體能引起相當(dāng)多的 問(wèn)題。因此，對(duì)某些樣品例如鋼鐵、化工產(chǎn)品及巖石的分析必須使用高分辯率的光譜儀。廣泛應(yīng)用于固定通道ICP-AES中的 干擾元素校正能得到有限度的成功。ICP-AES中的背景較高，需離線背景校正，應(yīng)用動(dòng)態(tài)背景校正對(duì)增進(jìn)準(zhǔn)確度是很有效的。各種分子粒子（如0H）的譜峰或譜帶對(duì)某些低含量的被測(cè)元素會(huì)引起一些分析問(wèn)題，影響其在實(shí)際樣品中檢 出限。在ICP-MS中的背景是相當(dāng)?shù)偷?，典型的是小? C/S （計(jì)數(shù)/秒），這就是ICP-MS具有極好的檢出限的一個(gè)主要理 由。2 .基體效應(yīng)與ICP-MS 一樣，ICP-AES可以應(yīng)用內(nèi)標(biāo)來(lái)解決例如霧化室效應(yīng)、試樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液

8、之間粘度差異所帶來(lái)的基體效應(yīng)。 3.電離干擾仔細(xì)選用每個(gè)元素的分析條件或加入電離緩衡劑（如過(guò)量的I族元素）可以減少易電離元素的影響。GFAAS干擾1.光譜干擾使用笊燈背景校正的GFAAS有少許光譜干擾，但使用Zeeman背景校正的GFAAS能去除這些干擾。2.背景干擾 在原子化過(guò)程中，針對(duì)不同的基體，應(yīng)仔細(xì)設(shè)定灰化步聚的條件以減少背景信號(hào)。采用基體改進(jìn)劑有助于增加可以容許的 灰化溫度。在很多GFAAS應(yīng)用中，與笊燈扣背景相比，Zeeman扣背景可得到更好的準(zhǔn)確度。3 .氣相干擾這是由于被測(cè)物質(zhì)的原子蒸汽進(jìn)入一個(gè)較冷的氣體環(huán)境而形成的?，F(xiàn)在采用等溫石墨管設(shè)計(jì)和平臺(tái)技術(shù)，試樣被 原子化后進(jìn)入一個(gè)熱

9、的惰性氣體環(huán)境，可有效減少這種干擾。4 .基體效應(yīng)基體效應(yīng)是被測(cè)物質(zhì)在石墨管上不同的殘留而生成的，它取決于樣品的種類，應(yīng)用基體改性劑和熱注射能十分有 效地減少這些影響。容易使用在日常工作中，從自動(dòng)化來(lái)講，ICP-AES是最成熟的，可由技術(shù)不熟練的人員來(lái)應(yīng)用ICP-AES專家制定的方法進(jìn)行工 作。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍較為復(fù)雜，自1993年以來(lái)，盡管在計(jì)算機(jī)控制和智能化軟件方面有很大的進(jìn)步，但在常規(guī)分 析前仍需由技術(shù)人員進(jìn)行精密調(diào)整，ICP-MS的方法研究也是很復(fù)雜及耗時(shí)的工作。GFAAS的常規(guī)工作雖然是比較容易的， 但制定方法仍需要相當(dāng)熟練的技術(shù)試樣中的總固體溶解量TDS在常規(guī)工作中，I

10、CP-AES可分析1O96TDS的溶液，甚至可以高至30%的鹽溶液。在短時(shí)期內(nèi)ICP-MS可分析的溶液，但 大部分分析人員樂(lè)于采用最多TDS的溶液。當(dāng)原始樣品是固體時(shí)，與 ICP-AES, GFAAS相比，ICP-MS需要更高倍數(shù)的 稀釋，其折算到原始固體樣品中的檢出限顯示不出很大優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象也就不令人驚奇了。線性動(dòng)態(tài)范圍LDRICP-MS具有超過(guò)105的LDR,各種方法可使其LDR開(kāi)展至108,但不管如何，對(duì)ICP-MS來(lái)說(shuō)：高基體濃度會(huì)導(dǎo)致許 多問(wèn)題，而這些問(wèn)題的最好解決方案是稀釋，正由于這個(gè)原因，ICP-MS應(yīng)用的主要領(lǐng)域在痕量/超痕量分析。GFAAS的LDR限制在102-103 ,如選用

11、次靈敏線可進(jìn)行高一些濃度的分析。ICP-AES具有105以上的LDR且抗鹽份能力強(qiáng)，可進(jìn)行痕量及主量元素的測(cè)定，ICP-AES可測(cè)定的濃度高達(dá)百分含里，因此，ICP-AES外加ICP-MS,或GFAAS可以很好地滿足實(shí)驗(yàn)室的需要。精密度ICP-MS的短期精密度一般是1-3% RSD,這是應(yīng)用多內(nèi)標(biāo)法在常規(guī)工作中得到的。長(zhǎng)期（幾個(gè)小時(shí)）精密度為小于 5%RSDo使用同位素稀釋法可以得到很好的準(zhǔn)確度和精密度，但這個(gè)方法的費(fèi)用對(duì)常規(guī)分析來(lái)講是太貴了。GFAAS的短期精密度為%RSD,長(zhǎng)期精密度的因素不在于時(shí)間而視石墨管的使用次數(shù)而定。ICP-AES的短期精密度一般為%RSD,幾個(gè)小時(shí)的長(zhǎng)期精密度小于

12、3%RSDo樣品分析能力ICP-MS有驚人的能力來(lái)分析大量測(cè)定痕量元素的樣品，典型的分析時(shí)間為每個(gè)樣品小于5分鐘，在某些分析情況 下只需2分鐘。Consulting實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為ICP-MS的主要優(yōu)點(diǎn)即是其分析能力。ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型，每個(gè)樣品所需的時(shí)間為2或6分鐘，全譜直讀型 較快，一般為2分鐘測(cè)定一個(gè)樣品。GFAAS的分析速度為每個(gè)樣品中每個(gè)元素需3-4分鐘，晚上可以自動(dòng)工作，這樣保證對(duì)樣品的分析能力。 根據(jù)溶液的濃度舉例如下，以參考：1 .每個(gè)樣品測(cè)定1-3個(gè)元素，元素濃度為亞或低于ppb級(jí)，如果被測(cè)元素要求能滿足的情況下，GFAAS是最合適的。2

13、.每個(gè)樣品5-20個(gè)元素，含量為亞ppm至%, ICP-AES是最合適的。3 .每個(gè)樣品需測(cè)4個(gè)以上的元素，在亞ppb及ppb含量，而且樣品的量也相當(dāng)大，ICP-MS是較合適的。無(wú)人控制操作ICP-MS, ICP-AES,和GFAAS,由于現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)計(jì)以及使用惰性氣體的安全性，可以整夜無(wú)人看管工作。為了高 的分析生產(chǎn)，整夜開(kāi)機(jī)工作是可取的。運(yùn)行的費(fèi)用ICP-MS開(kāi)機(jī)工作的費(fèi)用要高于ICP-AES,因?yàn)镮CP-MS的一些部件有一定的使用壽命而且需要更換，這些部件包括了 渦輪分子泵、取樣錐和截取錐以及檢測(cè)器。對(duì)于ICP-MS和ICP-AES來(lái)講，霧化器與炬管的壽命是相同的。如果實(shí)驗(yàn)室選用了

14、ICP-AES來(lái)取代ICP-MS,那么實(shí)驗(yàn)室最好能配備GFAASo GFAAS應(yīng)計(jì)算其石墨管的費(fèi)用。在上述三種技術(shù)中 Ar 氣 的費(fèi)用是一筆相當(dāng)?shù)念A(yù)算，ICP技術(shù)Ar費(fèi)用遠(yuǎn)高于GFAASo 基本費(fèi)用這是很難于限定的一個(gè)項(xiàng)目，因?yàn)橘M(fèi)用是根據(jù)自動(dòng)化程度、附件與供應(yīng)商而定的。大概的估計(jì)ICP-AES是GFAAS的 兩倍，而ICP-MS是ICP-AES的兩倍。必須注意到附件的配置將打亂費(fèi)用的估計(jì)。另外必須考慮到超痕量分析需要一個(gè) 干凈 的實(shí)驗(yàn)室和超純的化學(xué)試劑，這些的費(fèi)用不便宜。附件由于是快速掃描測(cè)定方式，ICP-MS能對(duì)多元素模式中的瞬間信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，這就為大量附件打開(kāi)了出路，電熱蒸法、激 光消蝕、

15、輝光放電及火花消蝕可以免除樣品的溶解過(guò)程。有些附件可以將樣品中的基體物質(zhì)進(jìn)行分離或進(jìn)行預(yù)富集，例如：氫 化法、色譜（高壓液相HPLC,離子色譜，微柱）等技術(shù)。用色譜來(lái)分離的好處在ICP-MS中得到完全的實(shí)現(xiàn)，它適合用于環(huán)保，毒理學(xué)，藥品及食品中低濃度的被測(cè)物質(zhì)。雖然 ICP-AES也能采用上述的某些附件，但由于這些附件的價(jià)格及有限的好處，因此，很少看到它們?cè)贗CP-AES的常規(guī)分析中應(yīng)用。概要對(duì)購(gòu)買哪一種儀器提出建議是困難的，但根據(jù)你現(xiàn)在及將來(lái)工作的需要，回答列表1中的問(wèn)題，將有助于你作出決 定.ICP的優(yōu)點(diǎn)是多元素同時(shí)測(cè)定，優(yōu)勢(shì)在于效率。而原子吸收的優(yōu)點(diǎn)在于石墨爐的檢出限低。ICP-MS具有

16、非常好的檢出限和線性范圍，可多元素同時(shí)測(cè)定，但成本高；AAS操作簡(jiǎn)單，分析方法成熟，但一個(gè)元素 一個(gè)等，影響分析速度；ICP-AES的檢出限可以說(shuō)是介于ICP-MS和AAS之間，可進(jìn)行多元素測(cè)定，但成本也比較高。我認(rèn) 為從使用者的角度來(lái)看，最主要的是根據(jù)自己的分析目的和實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模及人員素質(zhì)情況選擇適合自己用的儀器，而不是說(shuō)越 高檔就越好。比如說(shuō)，工廠里面的中控實(shí)驗(yàn)室，如果要分析到的銅、鉀、缽等這些元素，那我覺(jué)得買一臺(tái)火焰原子吸收就足夠了，如果也買一臺(tái)ICP-MS,就大材小用了。而有些科研單位、地質(zhì)勘探實(shí)驗(yàn)室，ICP-MS是必需的。元%ICP始1CP.AI： SGFAS FASAz0J%30

17、30. 013Al00015020 145ASD, 006OP022CAU6S I06019Booao32Dl000Be OQO：2C)D4Q底15、BeOJB0X1JOJDoB1.5ittI 川I 巧2 6I才引Ca(L5D 020.0115Cd0. 0030 09Q. COS0. 8c%0e0)42D-000W 02 6T37Cf 0 020 20. D33CS 0 00050. W15Cu0 un1004)15r.04015Gak 30C036C03riHfOOOWJ10IUD. 004303)J>0o0050Ir000ft513. C02LI IJIlo5in21110Li1_&

18、#163;1020. 0608M07001OrO"OT血D. 0020 040. 口20m30 20. 08300 03050 3000095 015000. CB030350131200303210MT6 6r151D610Cl Iw30u%100. 00247160. 83300. 033U3361JUel"50LIRuMHOBiiBJ闌s1郵900, CQ200. 1530%0 096300. 0151503I0D-%oSc0效 OnOK OO006XL1 3001JJL02D £25W5030Q1TITh0 00o3吠）Ti 0X060153575TICi

19、 0001-o1V0. M220wDWI1500Y 。)3T | W75Zn0. W311.5可以看出這些技術(shù)是相互補(bǔ)充的，沒(méi)有一種技術(shù)能滿足所有的分析要求，只有某一種技術(shù)稍優(yōu)于另一種技術(shù)的地方。下表是AAS、ICP-AES. ICP-MS三種技術(shù)的分析性能的簡(jiǎn)單比較：表4ICP-MS. ICP-AES與AAS分析性能的比較原子吸收光譜法（AAS）原子吸收光譜法是依據(jù)自由基態(tài)原子對(duì)特征輻射光的共振吸收，通過(guò)測(cè)量輻射光的減弱程度，而求出 樣品中被測(cè)元素的含量。由于本法的靈敏度高，分析速度快，儀器組成簡(jiǎn)單，操作方便，特別適用于微量分析和痕量分析，因 而獲得廣泛 的應(yīng)用，在我國(guó)實(shí)驗(yàn)室普遍使用。大多數(shù)

20、情況下，原子吸收分析過(guò)程如下：1、將樣品制成溶液（空白）；2、制備一系列已知濃度的分析元素的校正溶液 （標(biāo)樣）；3、依次測(cè)出空白及標(biāo)樣的相應(yīng)值；4、依據(jù)上述相應(yīng)值繪出校正曲線；5、測(cè)出未知樣品的相應(yīng)值；6、依據(jù) 校正曲線及未知樣品的相應(yīng)值得出樣品的濃度值?，F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展和多種新型元器件的出現(xiàn)，使原子吸收光譜儀的精密度、準(zhǔn)確度和自動(dòng)化程度大大提 高。用微處理機(jī)控制的原子吸收光譜儀，簡(jiǎn)化了操作程序，節(jié)約了分析時(shí)間?，F(xiàn)在已研制出氣相色譜一原子吸收 光譜（GC- AAS）的聯(lián)用儀器，進(jìn)一步拓展了原子吸收光譜法的應(yīng)用領(lǐng)域。連續(xù)光源原子吸收光譜儀可同時(shí)順序測(cè)定多個(gè)元素。采用特制的高聚

21、焦短弧旅燈作連續(xù)光源，該燈是一個(gè)氣體放電光源，燈內(nèi)充有高壓流氣，在高頻電壓激發(fā)下形成高聚焦 弧光放 電，輻射出從紫外線到近紅外的強(qiáng)連續(xù)光譜。功率為 300w ,能量比一般包燈高10100倍，發(fā)光點(diǎn)只有200 um, 發(fā)光點(diǎn)溫度10000K。這樣，采用一個(gè)連續(xù)光源即可取代所有空心陰極燈，一只氤燈即可滿足全波長(zhǎng)（189900nm ）所有 元素的原子吸收測(cè)定需求，并可以選擇任何一條譜線進(jìn)行分析。采用石英棱鏡和高分辨率的大面積中階梯光柵組成雙單色器以 及高性能CCD線陣檢測(cè)器，使儀器能同時(shí)測(cè)定特征吸收和背景吸收，得到時(shí)間-波長(zhǎng)-信號(hào)三維信息，所有背景信號(hào)同時(shí)扣除，不用傳統(tǒng)背景校正方法和附加裝置。能同時(shí)

22、順序快速分析1020個(gè)元素，線性范圍和動(dòng)態(tài)范圍寬，檢出限 優(yōu)于銳線光源AASo原子熒光法（AFS）原子熒光光譜法是通過(guò)測(cè)量待測(cè)元素的原子蒸氣在特定頻率輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度，以此來(lái)測(cè)定待測(cè)元素含量的 方法。原子熒光光譜法雖是一種發(fā)射光譜法，但它和原子吸收光譜法密切相關(guān)，兼有原子發(fā)射和原子吸收兩種分析方法的優(yōu)點(diǎn)，又 克服了兩種方法的不足。原子熒光光譜具有發(fā)射譜線簡(jiǎn)單，靈敏度高于原子吸收光譜法，線性范圍較寬，干擾較少的特點(diǎn)，能 夠進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定。原子熒光光譜儀可用于分析汞、加、睇、鈿、硒、碗、鉛、錫、楮、鎘、鋅等11種元素?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、飲用水等領(lǐng)域。在國(guó)標(biāo)中，食品中加、汞等元素的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)中已將原子熒光 光譜法定為第一法。X射線熒光光譜法（XRF）X射線熒光光譜法是利用樣品對(duì)x射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來(lái)定性或定量測(cè)定樣品中成分的一種 方 法。它具有分析迅速、樣品前處理簡(jiǎn)單、可分析元素范圍廣、譜線簡(jiǎn)單，光譜干擾少，試樣形態(tài)多樣性及測(cè)定時(shí)的非破壞性等 特點(diǎn)。它不僅用于常量元素的定性和定量分析，而且也可進(jìn)行微量元素的測(cè)定。測(cè)量