ICP-AES和ICP-MS、AAS方法的比较

icp-ms是一个以质谱仪作为检测器的等离子体,icp-aes和icp-ms的进样部分及等离子体是极其相似的。icp-aes测量的是光学光谱(120nm-800nm),icp-ms测量的是离子质谱,提供在3-250amu范围内每个原子质量单位(amu)的信息。还可进行同位素测定。尤其是其检出限给人极深刻的印象,其溶液的检出限大部分为ppt级,石墨炉aas的检出限为亚ppb级,icp-aes大部分元素的检出限为1-10ppb,一些元素也可得到亚ppb级的检出限。但由于icp-ms的耐盐量较差,icp-ms的检出限实际上会变差,多大50倍。一些轻元素(如s、ca、fe、k、se)在icp-ms中有严重的干扰,其实际检出限也很差。
元素
icp-ms
icp-aes
gf-aas
f-aas
ag
0.003
0.3
0.01
1.5
al
0.006
0.2
0.1
45
au
0.001
0.6
0.1
9
b
0.09
0.3
20
1000
ba
0.002
0.04
0.35
15
be
0.03
0.05
0.003
1.5
bi
0.0005
2.6
0.25
30
ca
0.5
0.02
0.01
1.5
cd
0.003
0.09
0.008
0.8
ce
0.0004
2.0
--
--
co
0.0009
0.2
0.15
9
cr
0.02
0.2
0.03
3
cs
0.0005
--
0.04
15
cu
0.003
0.2
0.04
1.5
fe
0.4
0.2
0.1
5
ga
0.001
4.0
0.1
50
hf
0.0006
3.3
--
300
hg
0.004
0.5
0.6
50
in
0.0005
9.0
0.04
30
k
1
0.2
0.008
3
la
0.0005
1.0
--
2000
li
0.027
0.2
0.06
0.8
mg
0.007
0.01
0.004
0.1
mn
0.002
0.04
0.02
0.8
mo
0.03
0.2
0.08
30
na
0.03
0.5
--
0.3
nb
0.0009
5.0
--
1500
ni
0.005
0.3
0.3
5
os
--
0.13
--
120
p
0.001
1.5
0.06
10
pb
0.001
1.5
0.06
10
pd
0.0009
3.0
0.8
10
pt
0.002
4.7
1
6
rb
0.003
30
0.03
3
re
0.0006
3.3
--
600
rh
0.0008
5.0
0.8
6
ru
0.002
6.0
--
60
s
70
9.0
--
--
sb
0.001
2.0
0.15
30
sc
0.015
0.09
6
30
se
0.06
1.5
0.3
100
si
0.7
1.5
1.0
90
sn
0.002
1.3
0.2
50
sr
0.0008
0.01
0.025
3
ta
0.0006
5.3
--
1500
te
0.01
10
0.1
30
th
0.0003
5.4
--
--
ti
0.006
0.05
0.35
7.5
tl
0.0005
1.0
0.15
15
u
0.0003
5.4
--
15000
v
0.002
0.2
0.1
20
w
0.001
2.0
--
1500
y
0.0009
0.3
--
75
zn
0.003
0.2
0.01
1.5
zr
0.004
0.3
--
450
这集中分析技术的分析性能可以从下面几个方面进行比较:容易使用程度:在日常工作中,从自动化来讲,icp-aes是zuichengshu的,可有技术不熟练的人员来应用icp-aes专家制定的方法进行工作。icp-ms的操作直到现在仍然较为复杂,尽管近年来在计算机控制和智能化软件方面有很大的进步,但在常规分析前仍需由技术人员进行精密的调整,icp-ms的方法研究也是很复杂及耗时的工作。gf-aas的常规工作虽然是比较容易的但制定方法仍需要相当熟练的技术。分析试液中的总固体溶解量(tds):在常规工作中,icp-aes可分析10%tds的溶液,甚至可以高至30%的盐溶液。在短时期内icp-ms可分析0.5%的溶液,但在大多数情况下采用不大于0.2%tds的溶液为佳。当原始样品是固体时,与icp-aes,gp-aas相比,icp-ms需要更高的稀释倍数,折算到原始固体样品中的检出限就显示不出很大的优势了。线性动态范围(ldr):icp-ms具有超过10以上的ldr,各种方法可使其ldr开展至10。但不管如何,对icp-ms来说:高基体浓度会使分析出现问题,而这些问题的好解决方案是稀释。因此,icp-ms应用的主要领域在痕量/超痕量分析。gf-aas的ldr限制在10-10,如选用次灵敏线可进行高一些浓度的分析。icp-aes具有10以上的ldr且抗盐份能力强,可进行痕量及主要元素的测定,icp-aes可测定的浓度高达百分含量,因此,ico-aes可以很好地满足实验室主、次、痕量元素常规分析的需要。精密度:icp-ms的短期精密度一般是1-3%rsd,这是应用多内标法在常规工作中得到的。icp-aes的短期精密度一般为0.3-1%rsd,几个小时的长期精密度小于3%rsd。gf-aas的短期精密度为0.5-5%rsd,长期精密度的因素不在于时间而视石墨管的使用次数。样品分析能力:icp-ms和icp-aes的分析能力体现在其可以多元素同时测定上。icp-aes的分析速度取决于是采用全谱直读型还是单道扫描型,每个样品所需的时间为2或6分钟,全谱直读型较快,一般为2分钟测定一个样品。gf-aas的分析速度为每个样品中每个元素需要3-4分钟,可以无人自动工作,可保证其对样品的分析能力。运行的费用:icp-ms运行费用要高于icp-aes,因为icp-ms的一些部件如分子涡轮泵、取样锥和截取锥以及检测器有一定的使用寿命而且需要更换。icp-aes主要是雾化器与炬管的消耗,这和icp-ms一样,其使用寿命是相同的。gf-aas则主要是石墨管的使用寿命及其费用。这三种技术均使用ar气,其消耗量是一笔相当的费用,icp技术的ar费用远高于gf-aas。
方法类型
icp-ms
icp-aes
gf-aas
f-aas
检出限
绝大部分元素非常好
绝大部分元素很好
部分元素非常好
部分元素较好
分析能力
动态范围
108
106
107
103
精密度(rsd)
短期
1-3%
0.3-1%
1-5%
0.1-1%
长期(4h)
<5%
<3%
--
--
干扰情况
光(质)谱干扰



很少
化学(基体)
中等
几乎没有


电离干扰
很少
很少
很少
有一些
质量效应
存在
不存在
不存在
不存在
同位素干扰




固体溶解量(max.)
0.1-0.5%
2-10%
>20%
0.5-3%
可测元素
>75
>73
>50
>68
样品用量

较多
很少

半定量分析


不能
不能
同位素分析

不能
不能
不能
分析方法开发
需要专业知识
需要专业技术
需要专业技术
容易
无人控制操作



不能
使用yirangqiti




运行费用

中上
中等

根据分析溶液中待测元素的浓度来看,若每个样品测定1-3个元素,元素浓度为亚或低于ppb级,如果被测元素要求能够满足的情况下,选用gf-aas是合适的;若每个样品5-20个元素,含量为亚ppm至%,选用icp-aes是合适的;如果每个样品需测4个以上的元素,在亚ppb含量,而且样品的数量也相当大,选用icp-ms是较合适的。可以看出icp-aes是比较理想的分析方法,是实验室应当配置的常规分析手段。如果实验室选用了icp-aes来取代icp-ms,那么实验室好能配备gf-aas。这一配置可以满足一般实验室对于主、次、痕量成分分析的需要。icp-aes法在冶金分析应用上可能出现的大困难在于如何解决光谱干扰问题。这也是icp分析技术发展中需要不断解决的研究课题。ivp-aes法基体效应,可以应用内标法来解决例如雾化室效应、试样与标准溶液之间粘度差异所带来的基体效益;背景较高可以采用离线背景校正,应用动态背景校正对提高准确度也是很有效的。ivp-aes法大的干扰是谱线干扰,其光谱线数量很大而且光谱线干扰也较难解决。有记载的icp-aes谱线有50000多条,元素间的谱线干扰及基体的谱线干扰也就很严重。因此,对某些样品例如钢铁、冶金产品的分析必须采用使用高分辨率的icp-aes仪器,尽量把可能干扰的谱线分开。各种分子粒子(如oh)的谱线或谱带对某些低含量的被测元素也带来干扰,影响其样品分析中的实际检出限。因此使用ccd阵列检测器的仪器,以便准确快速地得到待测谱线及相邻背景信息,并对分析谱线和背景进行同步测量,可实现离峰法测量而避开谱线干扰,或采用msf法或iec法扣除干扰。选择每个元素的适宜分析条件或加入电离缓衡剂(如过量的i族元素)可以减少易电离元素的影响。综上所述,可以认为、:在日常工作中icp-aes分析技术是zuichengshu的,可由技术不熟练的人员应用icp-aes技术人员制定的分析方法来进行工作。在常规工作中,icp-aes 可分析10%tds的溶液,甚至可以高至30%的盐溶液。icp-aes具有106以上的线性范围ldr且抗盐份能力强,可以同时进行痕量及主要元素的测定,icp-aes可同时直接测定0.001-60%的浓度含量。icp-aes外加icp-ms,或gf-aas便可很好地满足实验室的分析需要。对于每个样品分析5-20个元素,含量在亚ppm至%,使用icp-aes是合适的。icp-aes和gf-aas由于现代自动化设计以及使用惰性气体的安全性,可以整夜无人看管工作。因此,icp仪器必将成为冶金分析实验室的基本配置,其分析技术在冶金分析中发挥越来越重要的作用。
关键词:质谱仪 涡轮泵

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